導電性高分子と有機イオウ化合物の組織体化によるエネルギー貯蔵機能の発現

通过导电聚合物和有机硫化合物的组织表现储能功能

• 批准号: 08246213
• 负责人: 小山 昇
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08246213/
• 关键词: 有機イオウ化合物; 銅錯体; 二次電池; 導電性高分子; ナノ組織体

ニッケル水素電池やリチウムイオン電池の開発により、二次電池の高エネルギー密度化は進んでいるものの、さらなる向上が期待されている。本研究では、導電性高分子であるポリアニリンと有機イオウ化合物、さらには金属イオンを組織体化することにより高いエネルギー貯蔵能を発現させ、従来の純無機系材料より高いエネルギー密度を持つ、二次電池用有機系正極材料を開発することを目的とした。まず、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(DMcT)およびその二量体と導電性高分子ポリアニリンとの電子移動反応について可視分光法により調べた。その結果、電気化学的に活性なポリアニリンとDMcTの間において可逆な電子移動反応が進行しうることが確かめられた。DMcTとポリアニリンとの複合系はすでに高エネルギー密度二次電池用正極として応用可能であり、高いエネルギー密度を持つことが示されているが、充放電電流値が低いという問題があった。そこで正極集電体として従来のカーボンに代えて銅を用いることにより、充放電特性の向上を試みた。銅集電体を用いた場合、充電初期に銅の酸化に伴う溶出が見られ、それに伴って正極の充放電容量が増加し、DMcTとポリアニリンの量から算出した理論容量よりも高くなった。このことから、溶出した銅がDMcTなどと複合体を形成し、これが充放電に寄与しているものと推察された。一価または二価の銅イオンとDMcTとが錯体を形成することはすでに知られている。この正極は炭素集電体を用いた場合よりも数倍高い電流値で充放電を行うことができ、また安定した出力電圧特性(約3.2V)を示すことから、銅-DMcT複合体は電気化学反応速度が高く、比較的安定した酸化還元電位を持つものと考えられる。銅-DMcT錯体の構造および酸化還元反応機構についても検討を行った。

ニ ッ ケ ル water element battery や リ チ ウ ム イ オ ン battery の open 発 に よ り, high secondary battery の エ ネ ル ギ ー density change は into ん で い る も の の, さ ら な る upward が expect さ れ て い る. This study で は, conductive polymer で あ る ポ リ ア ニ リ ン と organic イ オ ウ compounds, さ ら に は metal イ オ ン を tissue change す る こ と に よ り high い エ ネ ル ギ ー storage can 蔵 を 発 now さ せ pure inorganic materials, 従 の よ り high い エ ネ ル ギ ー density を hold つ, secondary battery with organic started the anode material を 発 す る こ と を purpose と し た. ま ず, 2, 5 - ジ メ ル カ プ ト - 1 and 4 - チ ア ジ ア ゾ ー ル (DMcT) お よ び そ の 2 quantity body と conductivity polymer ポ リ ア ニ リ ン と の electronic mobile anti 応 に つ い て visible spectrometry に よ り adjustable べ た. そ の results, electric 気 chemical に activity な ポ リ ア ニ リ ン と DMcT の between に お い て reversible な electronic mobile anti 応 が for し う る こ と が か indeed め ら れ た. DMcT と ポ リ ア ニ リ ン と の composite system は す で に high エ ネ ル ギ ー density secondary battery with the positive と し て 応 may use で あ り, high い エ ネ ル ギ ー density を holding つ こ と が shown さ れ て い る が, charge and discharge current numerical が low い と い う problem が あ っ た. そ こ で positive electrode collector body と し て 従 to の カ ー ボ ン に generation え て in copper を い る こ と に よ り upward, charge and discharge characteristics の を try み た. In copper set electricity body を い た occasions, charging early に copper の acidification に with う dissolution が see ら れ, そ れ に with っ て anode の が raised し, charge and discharge capacity DMcT と ポ リ ア ニ リ ン の quantity か ら calculate し た theory capacity よ り も high く な っ た. こ の こ と か ら, stripping し た copper が DMcT な ど と complex を し, こ れ が charge-discharge に send し て い る も の と push examine さ れ た. A 価 ま た は two 価 の copper イ オ ン と DMcT と が misprinted を form す る こ と は す で に know ら れ て い る. を こ の anode は carbon collector body with い た occasions よ り も several times high い current numerical で charge and discharge line を う こ と が で き, ま た settle し た output electric 圧 features (3.2 V) を shown す こ と か ら, copper - DMcT complex は high speed electric chemical anti 応 気 が く, comparison of stability し た acidification is yuan potential を つ も の と exam え ら れ る. Copper-dmct misbody <s:1> structure および acidified reducing anti応 structure に て て 検 検 を line った.

项目成果

外邨正: "An Organosulfur Polymer Cathode for Rechargeable Batteries with a High Current Capability" Journal of the Electrochemical Society. 143. 3152-3157 (1996)

Tadashi Gaison：“具有高电流能力的可充电电池的有机硫聚合物阴极”《电化学学会杂志》143. 3152-3157 (1996)。

小山昇: "Disulfide-polyaniline Composite Cathodes for Rechargeable Batteries with High Energy Density" Macromolecular Symposia. 105. 85-90 (1996)

Noboru Koyama：“用于高能量密度可充电电池的二硫化物-聚苯胺复合阴极”高分子研讨会。 105. 85-90 (1996)

庄司英一: "Examination of reactivity of protonated and deprotonated 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole and its derivatives by electrochemical experiment and semiempirical MO calculation" Journal of Electroanalytical Chemistry. 417. 17-24 (1996)

Eiichi Shoji：“通过电化学实验和半经验 MO 计算检查质子化和去质子化 2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑及其衍生物的反应性”Journal of Electroanalytical Chemistry 417. 17-24 (1996)。

立間徹: "Reversible Electron Transfer Reaction between Polyaniline and Thiol/Disulfide Couples" The Journal of Physical Chemistry. 100. 14016-14021 (1996)

Toru Tatema：“聚苯胺和硫醇/二硫化物对之间的可逆电子转移反应”物理化学杂志 100。14016-14021 (1996)

庄司英一: "Examination of the Cleavage and Formation of the Disulfide Bond in Poly [dithio-2,5-(1,3,4-thiadiazole)] by Redox Reaction" Journal of Electroanalytical Chemistry. 410. 229-234 (1996)

Eiichi Shoji：“通过氧化还原反应检验聚[二硫代-2,5-(1,3,4-噻二唑)]中二硫键的断裂和形成”《电分析化学杂志》410. 229-234 (1996)。