リチウム二次電池用炭素電極材料の新規評価法の創出

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現在、リチウム二次電池用炭素電極の前駆体として用いられているメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)の構造解析を行い、その結果を援用しながら化学構造モデルの構築を試みた。MCMBはピッチを熱処理して得られる溶媒不溶分(通常キノリン不溶分)であるため、分析が困難である。本研究ではまず、MCMBのブチル化による可溶化を試みた。超音波照射下、テトラヒドロフラン中、金属カリウムを用いて、MCMBのアニオンラジカルを発生させ、次いでヨウ化ブチルを作用させる方法と、ヨウ化ブチル-ジブチル亜鉛系試薬を用いる2つの方法でMCMBのブチル化を行ったところ、得られたブチル化MCMBの90〜95%がTHF可溶分へと転化することが明らかとなった。ゲル浸透クロマトグラフを用いてこの溶媒可溶分の分子量分布を測定したところ、ブチル化物の平均分子量は900程度であることが明らかとなった。この値を基にブチル基の寄与分を差し引くと、MCMBの分子量は、500〜700程度であると推定できる。このデータに加え、MCMBの固体^<13>C-NMRから求めた芳香族炭素含量(全炭素に対し97%)、元素分析値を援用して、MCMBの平均化学構造モデルを構築した。構築したモデル(分子量約600)は、少量のヘテロ元素(一分子当たり酸素、窒素が1/2個程度)およびアルキル側鎖(一分子当たり一つの脂肪族炭素)を有する15環程度の高度に縮合した芳香族炭化水素からなっている。このモデルをベースにMCMBの物性(例えば会合構造)に関する検討を行った。