新規超高密度ラジカルポリマーの構築と有機活性種電池特性の評価

新型超高密度自由基聚合物的构建及有机活性物质电池性能评价

• 批准号: 19655041
• 负责人: 増田 俊夫
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19655041/
• 关键词: 高分子; 高分子合成; ラジカルポリマー; 二次電池; 有機活性種電池; ポリアセチレン; ポリノルボルネン; 充放電特性

近年、ラジカル分子の酸化還元反応を充放電に利用した有機ラジカル電池の研究が注目を集めている。この二次電池は高速度の充電が可能で、かつ長寿命であり、さらに電極に重金属を用いず環境に低負荷であることから、今後の発展が期待される。本研究では新規の超高密度ポリマーを合成し、各種特性とともにラジカル電池の活物質としての可能性を検討した。2,2,6,6-tetramethylpiperidine-l-oxy(TEMPO)および2,2,5,5-tetramethylpyrolidine-l-oxy(PROXY)を有するノルボルネン誘導体を合成し、ルテニウムカルベン触媒を用いてメタセシス機構により開環重合した。また別の超高密度ラジカルモノマーとしてTEMPOおよびPROXYを側鎖に有するフェニルアセチレンおよびプロパルギル誘導体をロジウム触媒を用いて重合した。ラジカルは重合を阻害せず、高い収率でポリマーが得られた。生成ポリマーを正極の活物質として用いたセルの充放電試験の結果、放電容量が21.3-117Ah/kgの可逆的な二次電池特性を示した。また、ポリマーの側鎖に結合した二つのTEMPO部位の立体構造が充電容量に大きく影響することが明らかとなった。非常に興味深いことに、二つのTEMPO部位をendo,exo位に導入したポリマーが理論値(109Ah/kg)と同程度の大きい充電容量を示し、6A/gという非常に高い電流密度を用いて充電を行っても大きな容量(90Ah/kg)を有していた。これは非常に速い充電(1分以内)の可能性を示唆している。またこのセルは優れたサイクル特性を有しており、いくつかのポリマーは充放電を400回繰り返しても充電容量は10%も低下しなかった。

In recent years, ラ ジ カ ル molecular の acidification and yuan against 応 を charge-discharge に using し た organic ラ ジ カ ル battery が の research attention を set め て い る. は high speed の こ の secondary battery charging が may で, か つ long-life で あ り, さ ら に を に heavy metal electrode with い ず environment に low-load で あ る こ と か ら, future の 発 exhibition が expect さ れ る. This study で は new rules の ultrahigh density ポ リ マ ー を synthetic し, various features と と も に ラ ジ カ ル battery の live material と し て の possibility を beg し 検 た. 2,2,6,6 tetramethylpiperidine - l - foxy (TEMPO) お よ び,2,5,5 - tetramethylpyrolidine - l - 2 foxy (PROXY) を す る ノ ル ボ ル ネ ン inductor を synthetic し, ル テ ニ ウ ム カ ル ベ ン catalyst を with い て Youdaoplaceholder0 mechanism によ によ open-loop overlap た た. ま た don't の ultrahigh density ラ ジ カ ル モ ノ マ ー と し て TEMPO お よ び PROXY を side lock has す に る フ ェ ニ ル ア セ チ レ ン お よ び プ ロ パ ル ギ ル inductor を ロ ジ ウ ム catalyst を with い て overlap し た. Youdaoplaceholder0 ラジカ overlapping を hindrance せず, high ラジカ yield でポリ られた が が られた. The positive の live material generated ポ リ マ ー を と し て in い た セ ル の charge-discharge test の results, discharge capacity が 21.3-117 - ah/kg の reversible な secondary battery features を shown し た. ま た, ポ リ マ ー の side chain に combining し た two つ の TEMPO parts の three-dimensional structure が に charging capacity big き く influence す る こ と が Ming ら か と な っ た. Very deep に tumblers い こ と に, two つ の TEMPO parts を endo, exobiology a に import し た ポ リ マ ー が theory numerical (ah/kg) 109 と with degree の big き い charging capacity を し, 6 a/g と い う に を use い い current density very high て line charging を っ て も big き な capacity (ah/kg) 90 を have し て い た. Youdaoplaceholder2 れ に very に fast に charging (within 1 minute) <s:1> possibility を indicates て る る. ま た こ の セ ル は optimal れ た サ イ ク ル features を have し て お り, い く つ か の ポ リ マ ー は charge-discharge を 400 back Qiao り return し て も は charging capacity 10% low も し な か っ た.

项目成果

Synthesis and charge/discharge properties of polyacetylenes carrying 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinoxy radicals

• DOI: 10.1002/chem.200700698
• 发表时间: 2007-01-01
• 期刊: CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL
• 影响因子: 4.3
• 作者: Qu, Jinqing;Katsumata, Toru;Masuda, Toshio
• 通讯作者: Masuda, Toshio

Synthesis and properties of polyacetylene and polynorbornene derivatives carrying 2,2,5,5-tetramethyl-1-pyrrolidinyloxy moieties

• DOI: 10.1021/ma062357e
• 发表时间: 2007-05-01
• 期刊: MACROMOLECULES
• 影响因子: 5.5
• 作者: Qu, Jinqing;Katsumata, Toru;Masuda, Toshio
• 通讯作者: Masuda, Toshio

Synthesis, Characterization, and Charge/Discharge Properties of Polynorbornenes Carrying 2,2,6,6-Tetramethylpiperidine-1-oxy (TEMPO) Radicals at High Density

高密度携带 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基 (TEMPO) 自由基的聚降冰片烯的合成、表征和充放电性能

• 发表时间: 2008
• 期刊: Macromolecules 41
• 作者: T. Katsumata;J. Qu;M. Shiotsuki;M. Satoh;J. Wada;J. Igarashi;K. Mizoguchi;T. Masuda
• 通讯作者: T. Masuda