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Electric double-layer produced on porous carbons, charged with extremely high energy density

在多孔碳上产生双电层，具有极高的能量密度

基本信息

批准号：
22H01460
负责人：
熊谷誠治
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

比表面積と細孔構造の異なる活性炭を複数種準備した。活性炭粉末にポリテトラフルオロエチレン等の耐熱バインダと炭素系導電助剤を添加し，均一厚のシートを得た。円形に打ち抜いたものを正負極とし，電解液にイオン液体を用いた電気二重層キャパシタセルを組み立てた。高い導電率が期待できるイミダゾリウム系のイオン液体など，有望なイオン液体の複数種使用した。異なる動作温度において，定電流充放電により電気二重層キャパシタセル内活性炭の単位質量当たりの静電容量（比静電容量）とエネルギー密度を測定した。また，セル電圧最高値を2.5Vから段階的に4.0Vまで増加させ，各試験条件と得られるエネルギー密度の関係を調査した。その結果，比表面積が3000m2/gを超える活性炭とイミダゾリウム系イオン液体を用いた電気二重層キャパシタセルを3.8V程度までに充電することで，100Wh/kgを超えるエネルギー密度を有する電気二重層を形成できることが分かった。また，最大130Wh/kg のエネルギー密度も実現できることが分かった。一方，動作温度を増加させることで，高電流密度の充放電時でのエネルギー密度を維持するには効果的であったが，エネルギー密度自体は単純に増加しなかった。以上のように，活性炭種，イオン液体種，動作温度，セル電圧範囲など試験条件の最適化により，100Wh/kgを超えるエネルギー密度を有する電気二重層を形成できる条件を明確にした。条件をさらに最適化することで130Wh/kgを超えるエネルギー密度を実現できる可能性もある。

The specific surface area and fine pore structure of activated carbon are available in multiple types. Activated carbon powder is made of heat-resistant carbon-based conductive additives such as Frozen Powder and others, and is made of uniform thickness. The electrolyte is made of positive and negative electrodes, and the electrolyte is made of electrolyte and the electrolyte is double-layered. High conductivity is expected, and there are many types of liquids that are expected to be used. Different operating temperature, constant current charging and discharging, electric double-layer キャパシタセル internal activity The unit mass of the carbon is measured as the electrostatic capacity (specific electrostatic capacity) and density of the carbon. Therefore, the maximum electric voltage is 2.5V and the voltage is increased to 4.0V, and the relationship between the density and density of each test condition is investigated. The result is that the specific surface area is 3000m2/g, and the super activated carbon is made of とイミダゾリウム type イオン liquid を with いた电気 Double layer キャパシタセルを 3 .8V level charging technology, 100Wh/kg ultra-high density, and double layer of electric power are formed and divided into two layers.また, the maximum density is 130Wh/kg. On the one hand, the operating temperature has increased, and the density of high current density has increased during charge and discharge.をThe であったが that maintains the するには effect, the エネルギーdensity is itself は単pure and しなかった. Optimization of the above test conditions, activated carbon type, Acon liquid type, operating temperature, and pressure range, test conditions , the density of 100Wh/kg is super high, and the conditions for the formation of the electric double layer are clearly defined. Conditions are optimal and the density is 130Wh/kg, and the density is 130Wh/kg.