導電性高分子-イオウ系金属錯体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-硫基金属配合物的组织表达储能功能

• 批准号: 09232214
• 负责人: 小山 昇
• 金额: $ 1.41万
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09232214/
• 关键词: リチウム二次電池; 正極材料; 有機イオウ化合物; 導電性高分子; ポリアニリン; 2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール; 組織体化; 銅錯体

我々は、、常温では非常に遅い2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(DMcT)のような有機イオウ化合物の酸化還元反応が、導電性高分子であるポリアニリン(PAn)の触媒作用により促進されることを見出した。本研究では、導電性高分子と有機イオウ化合物または有機イオウ金属錯体かちなるレドックス活性有機複合材料の組織体化を通じて、高エネルギー密度を有し、高速充放電が可能なリチウム二次電池用高性能正極材料の開発を行った。1.有機イオウ化合物と導電性ポリマーから成る複合材料を分子レベルで組織体化するために、導電性高分子主鎖へのイオウ置換基の導入を検討した。(a)ポリアニリン主鎖への含イオウ置換基(-SO_3H,-SH)の導入を行った。その結果、ポリアニリンへのスルフォニル基の導入は、ポリアニリンの溶解性を上げるとともに、有機イオウ化合物の電子移動反応に対する触媒作用を高めることがわかった。PAn-SHのチオール基は酸化還元活性であり、ジスルフィド結合の生成解離を起こすと考えられた。(b)含イオウアニリンである2,5-ジチオールフェニレンジアミンおよびアニリンの共重合により、含イオウポリアニリンの合成を行った。得られたポリマーは、3x10^<-2>S/cmの比較的高い伝導度を有していた。また、元素分析よりラダー構造を50%ずつ含んでいることが示唆され、化学的に安定で耐熱性を有する導電性正極材料として期待される。2.銅の集電体を用いた場合に得られた充放電特性の向上の原因を探るため、DMcT-PAn複合正極系における銅の役割について光学干渉顕微鏡およびin situ電気化学水晶振動子電極法を用いて検討を行った。その結果、銅イオンが複合膜中に溶出し、DMcTと非常に安定な錯体を形成するととが確認され、これが充放電特性の向上の原因となることが見出された。また、DMcT-PAn複合材料に銅イオンを添加することにより、銅集電体を用いた場合と同様の充放電特性の向上が認められた。

我们发现，有机硫化合物的氧化还原反应，例如2,5-二焦1,3,4-噻二唑（DMCT）在室温下非常慢的氧化还原反应通过导电聚合物聚合物多苯胺（PAN）的催化加速。在这项研究中，我们通过高能二级电池开发了高性能的阳性电极材料，该电池具有高能量密度，高速充电和通过由导电聚合物和有机硫化合物或有机硫属金属复合物组成的氧化还原活性有机复合材料的结构。 1。为了形成由有机硫化合物和分子水平的导电聚合物组成的复合材料，我们研究了将硫取代基引入主导聚合物主链中。 （a）将含硫取代基（-SO_3H，-SH）引入聚苯胺主链中。结果，发现将磺酰基引入聚苯胺会增加聚苯胺的溶解度，并增强对电子转移反应的有机硫化合物的催化作用。 PAN-SH的硫醇组是氧化还原活性，被认为会导致二硫键的形成和解离。 （b）通过2,5-二硫醇 - 苯基二胺和苯胺共聚，合成含硫的聚苯胺，这些聚合物是含硫聚苯胺的。所得聚合物的电导率相对较高，为3x10^<-2> s/cm。此外，元素分析表明它包含每个梯子的50％结构，预计将是具有耐热性的化学稳定导电阳性电极材料。 2。为了研究使用铜电流收集器时获得的电荷和放电特性的改善的原因，使用光学干扰显微镜和原位电化学石英晶体复合器电极电极方法研究了铜在DMCT-PAN复合阳性电极系统中的作用。结果，已经证实，铜离子在复合膜中洗脱并与DMCT形成非常稳定的复合物，这是促进电荷和放电性能改善的原因。此外，通过将铜离子添加到DMCT-PAN复合材料中，观察到与使用铜电流收集器相同的电荷/放电特性的改进。

项目成果

Qijin Chi: "Electrochemical Behavior and Surface Morphologic Changes of Copper Substrates in the Presence of 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole Elucidated by in situ EQCM and Phase Measurement Interferometric Microscope" Journal of Electrochemical Society.

Qijin Chi：“通过原位EQCM和相位测量干涉显微镜阐明铜基板在2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑存在下的电化学行为和表面形态变化”电化学会杂志。

Tetsu Tatsuma: "Electrochemical Polymerization and Depolymerization of 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole.QCM and Spectroscopic Analysis" Journal of Physical Chemisty B. 101. 7556-7562 (1997)

Tetsu Tatsuma：“2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑的电化学聚合和解聚。QCM 和光谱分析”物理化学杂志 B. 101. 7556-7562 (1997)

John M.Pope: "Organosulfur/Conducting Polymer Composite Cathodes:I.Voltammetric Study of the Polymerization and Depolymerization of 2,5-Dimercapto-1,3,4-Thiadiazole" Journal of Electrochemical Society. (in press).

John M.Pope：“有机硫/导电聚合物复合阴极：I.2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑聚合和解聚的伏安研究”电化学学会杂志。

Eiichi Shouji: "Electrochemical and Spectroscopic Investigation of the Influence of Acid-Base Chemistry on the Redox Properties of 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole" Journal of Physical Chemisty B. 101. 2861-2866 (1997)

Eiichi Shouji：“酸碱化学对 2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑氧化还原性质影响的电化学和光谱研究”物理化学杂志 B. 101. 2861-2866 (1997)

立間 徹: "リチウムイオン電池材料の開発と市場(第11章 ポリマーバッテリ-)" シ-エムシ-, 248 (1997)

Toru Tachima：“锂离子电池材料的开发和市场（第11章聚合物电池）”CM，248（1997）