Synthesis of organosilicon materials with redox function and application to next generation secondary battery

具有氧化还原功能的有机硅材料的合成及其在下一代二次电池中的应用

• 批准号: 19K05430
• 负责人: 関口 章
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05430/
• 关键词: 有機ケイ素材料; 高周期14族元素; レドックス; 二次電池; 負極材料; 開殻系分子; 層状ポリシラン

高容量かつ安全性の高い次世代型二次電池の性能向上はグリーンイノベーションの重要課題である。現在、注目されている負極材料は蓄電池容量の大きなケイ素材料である。本研究では有機ケイ素材料のレドックス反応を基盤とした充放電可能な二次電池の開発を目指した研究を行う。しかし、本研究は研究代表者の健康上の理由で初年度途上で中途終了することになってしまったが、これまでに得た結果を以下に記載する。酸化還元時に構造変化を抑えたケイ素ラジカルが希少金属を用いない高出力デバイスの負極活物質として優れた性能を示すことを明らかにした。ケイ素ラジカル負極活物質を用いた二次電池のレート特性を検討し、出力密度を上げても十分なエネルギー密度を保持していた。リチウム塩を含む電解質を用いた充放電時のケイ素ラジカルの分光学的解析から、充電時にSi-Li結合を形成し、放電時にこの結合を切断してケイ素ラジカルを再生することを明らかにした。また、新たなケイ素負極活物質の開発とレドックス特性を有する複数のラジカルを集積させることを目的として、二次元ネットワーク構造をもつ層状ポリシラン (SiH)nの化学修飾を検討した。層状ポリシラン(SiH)nをトルエンに分散し、Karstedt触媒を用いると芳香族アセチレン化合物へのヒドロシリル化反応が起こり、層状ポリシランを有機化できることを明らかにした。有機化した層状ポリシランは空気中で安定であり、種々の有機溶媒に可溶であった。特に、４-メチルフェニルアセチレンと反応させることによってマイクロメートルサイズの層状ポリシランの合成を達成し、このものが光応答伝導特性を示すことを明らかにした。ニトロキシルラジカル誘導体による層状ポリシランの官能基化は達成できなかった。

High capacity, high safety, and high performance of next-generation secondary batteries are important issues for development. At present, attention is paid to the electrode material and the battery capacity. This study is aimed at the development of rechargeable batteries based on organic materials. This study was conducted on behalf of the health reasons for the study participants, and the results are described below. Acidification of active substances in the form of organic substances The characteristics of secondary batteries are discussed, and the output density is increased and the production density is maintained. When the electrolyte is used, the Si-Li bond is formed during charging, and the Si-Li bond is cut off during charging. The development and characterization of novel active materials for the electrode have been studied with respect to the chemical modification of layered (SiH)n in the presence of a plurality of structures and aggregates. Layered hydrocarbon (SiH)n is dispersed in the atmosphere, and Karstedt catalyst is used. Aromatic hydrocarbon compounds are converted into organic hydrocarbon. The organic layer is stable in the air, and the organic solvent is soluble. In particular, the synthesis of 4-channel optical fiber layers and optical fiber transmission characteristics is achieved. The functionalization of the layered structure of the inducer is achieved.

项目成果

Group 4 Metal Germylidenes and Related Complexes

第 4 族金属亚甲亚烷基及相关配合物

• 发表时间: 2019
• 作者: V. Ya. Lee;R. Sakai;T. Yokoyama;S. Aoki;K. Takanashi;A. Sekiguchi
• 通讯作者: A. Sekiguchi

[2 + 2] Cycloadduct of Titanium Silylidene and Benzonitrile

[2 2] 钛硅叉与苯甲腈的环负载物

• 发表时间: 2019
• 期刊: Eur. J. Inorg. Chem.
• 作者: V. Ya. Lee;S. Horiguchi;O. A. Gapurenko;R. M. Minyaev;V. I. Minkin;H. Gornitzka;A. Sekiguchi
• 通讯作者: A. Sekiguchi

Synthesis of Boryltetrahedrane and Attempt of Photoisomerization toward Cyclobutadiene

硼基四面体的合成及光异构化环丁二烯的尝试

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Imagawa;M. Nakamoto;Y. Inagaki;A. Sekiguchi;A. R. Shanga;Y. Yamamoto
• 通讯作者: Y. Yamamoto

Power of Silyl-substituents: From Cyclobutadiene Dianion to Cyclobutadienes, Tetrahedranes, and Pyramidanes

甲硅烷基取代基的力量：从环丁二烯二价阴离子到环丁二烯、四面体和金字塔烷

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Sekiguchi