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: 10126212
• 负责人: 小山 昇
• 金额: $ 1.47万
• 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 (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10126212/
• 关键词: 導電性高分子; 硫黄化合物; 金属錯体; エネルギー貯蔵; 二次電池; 銅イオン; 複合材料; 構造規制

本研究では、次世代高性能二次電池用の新しい電極材料の開発に関して、導電性高分子と有機イオウ化合物からなる複合材料の組織化、金属イオンと有機イオウ化合物および金属イオンと導電性高分子との複合化・組織化、さらに、それらの複合材料と集電体との界面構造の制御を行った。そして、これらの新しい複合材料の作製、組織化を通じて、貯蔵エネルギーの高密度化、充放電速度の高速化、電圧特性およびサイクル特性の向上等を検討した。2, 5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(DMcT)とポリアニリンからなる複合正極材料を銅基板表面に被覆した場合、銅基板の酸化・溶解反応が起こり、正極/銅基板界面において、1価の銅イオンとDMcTからなる厚さ10nm程度の錯体層が形成されることが、水晶振動子マイクロバランス法、レーザー干渉顕微鏡、X線光電子分光法により明らかにされた。次に、DMcTと銅イオンからなる錯体を化学的または電気化学的に合成し、ラマン分光法、元素分析およびサイクリックボルタンメトリーなどを用いて、錯体の電気化学的特性について評価を行った。その結果、DMcT-Cu錯体がDMcTの酸化還元反応に対して触媒作用を有していることが見いだされた。さらに、X線光電子分光法を用いて、錯体中の銅イオンの酸化状態の電位依存性を調べた結果、錯体の酸化により生成した2価の銅イオンがDMcTの酸化反応を促進化していることがわかった。以上の結果より、本研究において、錯体形成による銅イオンと有機イオウ化合物の複合化が、安定な界面構造の形成および複合膜中の電子移動反応の促進化をもたらし、その結果、複合正極材料の充放電特性の向上がもたらされることが明らかにされた。

在这项研究中，关于用于下一代高性能二级电池的新电极材料的开发，我们组织了由导电聚合物和有机硫化合物组成的复合材料的组织，金属离子和有机硫化合物的复合和结构以及这些复合材料和当前收集者之间界面结构的控制。此外，通过制造和组织这些新的复合材料，我们研究了存储能源的密度增加，电荷和放电速度的增加，电压和周期特性的提高等等。 When a composite positive electrode material made of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (DMcT) and polyaniline is coated on the surface of the copper substrate, an oxidation/dissolution reaction of the copper substrate occurs, and a complex layer of about 10 nm thick made of monovalent copper ions and DMcT is formed at the positive/copper substrate interface, has been revealed by quartz微平衡法，激光干扰显微镜和X射线光电子光谱。接下来，通过化学或电化学合成了由DMCT和铜离子组成的复合物，并使用拉曼光谱，元素分析，环状伏安法等评估了复合物的电化学性能。结果，发现DMCT-CU复合物催化DMCT的氧化还原反应。此外，通过使用X射线光电子光谱，研究了复合物中铜离子氧化态的电压依赖性，并发现通过氧化而产生的二价铜离子促进了DMCT的氧化反应。从上述结果中，在这项研究中揭示了铜离子和有机硫化合物的复杂形成导致稳定界面结构的形成，并促进复合膜中电子转移反应的促进，从而改善了复合材料阴极材料的充电和放电性能。

项目成果

Futoshi Matsumoto: "STM and QCM Studies on the Adsorption Behaviors of 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole and 2-Mercapto-5-methyl-1,3,4-thiadiazole at Au Electrode Surface" Journal of Electroanalytical Chemistry. (in press). (1999)

Futoshi Matsumoto：“STM 和 QCM 研究 2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑和 2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑在金电极表面的吸附行为”电分析杂志

小山 昇: "ポリマーバッテリーの最新技術 第3章2節 ポリマー正極材料(有機硫黄系化合物)" シーエムシー, 12 (1998)

小山登：“聚合物电池的最新技术第3章第2节聚合物正极材料（有机硫化合物）”CMC，12（1998）

Futoshi Matsumoto: "Studies on the Adsorption Behavior of 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazole and 2-Mercapto-5-methyl-1,3,4-thiadiazole at Au and Cu Electrode Surfaces" Langmuir. 15・3. 857-865 (1999)

Futoshi Matsumoto：“2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑和2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑在金和铜电极表面的吸附行为的研究”Langmuir 15・。 3.857-865 (1999)

Quijin 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 Microscopy" Journal of the Electrochemical Soci

Quijin 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”《电化学学会杂志》

小山 昇: "高密度リチウム二次電池-その反応、材料と技術開発 第4章5節 有機イオウ系化合物" テクノシステム, 8 (1998)

小山登：“高密度锂二次电池 - 反应、材料和技术开发第 4 章第 5 节有机硫化合物”Technosystem，8 (1998)