イオン液体系電気化学キャパシタ用カーボン電極の開発と評価

离子液体电化学电容器用碳电极的开发与评价

• 批准号: 20031004
• 负责人: 白石 壮志
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Gunma University
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20031004/
• 关键词: イオン液体; キャパシタ; 活性炭; カーボンナノファイバ; ミクロ孔; 水晶振動子マイクロバランス法; 吸着; 電気二重層; 電気化学; 炭素電極で; 水晶振動子マイクロバランス; 電解質

電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)法は、水晶振動子電極の共振周波数変化が電極重量変化に比例することを利用して、電気化学測定と同時にナノグラムオーダーの電極質量変化を測定する手法である。EQCMを用いれば、電極表面での電解質イオンの吸脱着挙動を調べることができる。これまでに、研究代表者らは活性炭ナノ繊維(ACNF : Activated Carbon NanoFiber, BET比表面積:約2100m^2g^<-1>)を塗布した水晶振動子を用いて、分極によるイオン吸脱着に伴う活性炭電極の重量変化について報告してきた。しかしながら、水晶振動子の共振周波数は付着した物質の粘弾性や表面粗度にも影響を受けるので、共振周波数変化から電極重量変化への変換について慎重に議論する必要があった。電極における粘弾性や表面粗度の変化は共振抵抗の変化として検出できることが知られている。そこで本年度は、他励式EQCM装%を用いて、電気二重層キャパシタ用の典型的な有機系電解液ならびにイオン液体(エチルメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート)中でのACNF電極の重量変化と共振抵抗変化の測定を行った。その結果、測定した電位範囲では、いずれの場合でも共振抵抗はほとんど変化しないことが明らかになった。したがって、観測された重量変化は、粘弾性や表面粗度の変化ではなく、電解質イオンの吸脱着によるものだと言える。このことを踏まえ、イオン液体中ではカチオンとアニオンが活性炭のミクロ孔に同時に吸脱着するという機構を提唱した。この機構に従えば、イオン液体を電解液に用いると電気二重層キャパシタの充電による電解質の枯渇は起こりにくく、使用する電解液を絞ることができる。このことは、イオン液体がキャパシタのエネルギー密度の向上に効果的であることを示しており、次世代キャパシタの設計指針となる。

Electric chemical crystal oscillator 気 マ イ ク ロ バ ラ ン ス method (EQCM) は, crystal oscillator electrode の resonance frequency number variations change が electrode weight proportion - turn に す る こ と を using し て, electric chemical determination と 気 に at the same time ナ ノ グ ラ ム オ ー ダ ー の electrode determination of quality variations change を す る gimmick で あ る. EQCMを uses を れば, the で <s:1> electrolyte on the electrode surface and <s:1> <s:1> <s:1> to adsorb and desorb the 挙 dynamic を regulation べる とがで とがで る る る. Youdaoplaceholder2 れまでに, research representative ら ら activated carbon ナノ繊 vitamin (ACNF:) Activated Carbon NanoFiber, BET specific surface area, about 2100 m ^ 2 g ^ 1 < - >) を coated し た crystal oscillator を with い て, extremely に よ る イ オ ン suck off the に with う Activated Carbon electrode の weight - the に つ い て report し て き た. し か し な が ら, crystal oscillator の resonance frequency count は pay the し た material の 弾 sex や surface roughness に も を by け る の で, resonance frequency count - か ら electrode weight - the へ の variations in に つ い て に carefully discuss す る necessary が あ っ た. Stick electrode に お け る 弾 sex や surface roughness の variations change は resonance resistance の variations change と し て 検 out で き る こ と が know ら れ て い る. そ こ で は this year, he wound type EQCM % を い て, electricity 気 bilayer キ ャ パ シ タ with の typical な department of organic electrolyte な ら び に イ オ ン liquid (エ チ ル メ チ ル イ ミ ダ ゾ リ ウ ム テ ト ラ フ ル オ ロ ボ レ ー ト) in で の ACNF electrode の weight - the resonance resistance variations change の determination と を line っ た. そ の result, determining し た potential van 囲 で は, い ず れ の occasions で も resonance resistance は ほ と ん ど variations change し な い こ と が Ming ら か に な っ た. し た が っ て, 観 さ れ た weight - は, sticky 弾 sex や surface roughness の variations change で は な く, electrolyte イ オ ン の suck off the に よ る も の だ と said え る. Tread こ の こ と を ま え, イ オ ン liquid で は カ チ オ ン と ア ニ オ ン が activated carbon の ミ ク ロ hole に に suck at the same time to take off the す る と い う institutions を mention sing し た. こ の institutions に 従 え ば, イ オ を ン liquid electrolyte に with い る と electric double layer キ 気 ャ パ シ タ の charging に よ る electrolyte の withered 渇 は up こ り に く く, use す る electrolyte を ground る こ と が で き る. こ の こ と は, イ オ ン liquid が キ ャ パ シ タ の エ ネ ル ギ ー density の に upward working fruit で あ る こ と を shown し て お り, next generation キ ャ パ シ タ の design pointer と な る.

项目成果

キャパシタ便覧(担当題目 : 電気二重層キャパシタの材料評価方法)

电容器手册（主题：双电层电容器材料评价方法）

• 发表时间: 2009
• 作者: 須賀啓太;宮内隆行;白石壮志;Hiroko Seki;今成司;白石壮志;白石壮志;白石壮志
• 通讯作者: 白石壮志

電気二重層キャパシタ用炭素電極材とイオン液体

双电层电容器用碳电极材料和离子液体

• 发表时间: 2009
• 作者: 白石壮志;安島大輔;萩原理加;関宏子;東郷秀雄;白石壮志;関宏子;白石壮志
• 通讯作者: 白石壮志

電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)法を用いたキャパシタ用活性炭電極の分析

使用电化学石英晶体微天平 (EQCM) 方法分析电容器活性炭电极

• 发表时间: 2009
• 作者: 白石壮志;須賀啓太
• 通讯作者: 須賀啓太

2008最新電池技術大全(担当題目 : 電気二重層キャパシタ製造技術の現状と動向)

2008最新电池技术百科全书（主题：双电层电容器制造技术现状及趋势）

• 发表时间: 2008
• 作者: 須賀啓太;宮内隆行;白石壮志;Hiroko Seki;今成司;白石壮志;白石壮志;白石壮志;白石壮志
• 通讯作者: 白石壮志

フッ化黒鉛の脱フッ素化による炭素電極の調製と電気化学キャパシタ特性

氟化石墨脱氟制备碳电极及电化学电容器性能

• 发表时间: 2009
• 作者: 白石壮志;安島大輔;萩原理加
• 通讯作者: 萩原理加