有機電解液を用いる遷移金属錯体レドックス電池に関する研究

1.電池系の選定:サイクリックボルタンメトリー、回転リングディスク電極法により、種々の電解液-遷移金属錯体の組合せについて、レドックス電位、レドックスピーク対の可逆性、拡散係数、交換電流密度を求めた。その結果、主として反応の可逆性の観点から、錯体(レドックス対)にはRu【(bpy)(^(2+)_3)】またはFe【(bpy)(^(2+)_3)】を選んだ。また電解液には【(C_2H_5)_4】NB【F_4】を溶解したアセトニトリルを選んだ。電極材料には炭素系のグラッシーカーボン、カーボンクロス等が適当であった。2.静置型セルでの充放電試験:正極にRu(【II】)/Ru(【III】)、負極にRu(【I】)/Ru(【II】)のレドックス対を用いる電池系について、H型セルを用いて充放電特性を検討した。3.0Vの定電圧で50%の充電深度まで充電した焼結ガラス隔膜付電池では、0.2Vの放電カットオフ電圧で約50%の放電利用率が得られた。ポリエステル/ポリ塩化ビニル微孔膜またはアニオン交換膜を用いて、正極および負極の充放電挙動を別々に調べたところ、負極の充放電効率は正極の約1/2程度と低く、負極特性が電池全体の性能をほぼ決定していることがわかった。これは、負極反応の可逆性に問題があるためで、錯体の配位子を変えることなどにより、充放電特性の向上がはかれると推定された。正極の効率は60〜80%であったが、それは隔膜の種類ならびに充放電の条件に依存した。3.電解液フロー型電池の特性:電極集電体にカーボンコンポジット/カーボンファイバークロス、隔膜にアニオン交換膜を用いた電解液フロー型セルを用いて、Ru【(bpy)(^(2+)_3)】錯体電池の充放電特性を調べた。静置型セルに比べて、放電電圧の平坦性および放電利用効率が向上したが、これらはそれぞれ、電池の内部抵抗が減少すること、および電解液をフローすることによって負極反応の不可逆性が静置型セルの場合よりも改善されることによるものであることがわかった。

1.電池系の選定:サイクリックボルタンメトリー、回転リングディスク電極法により、種々の電解液-遷移金属錯体の組合せについて、レドックス電位、レドックスピーク対の可逆性、拡散係数、交換電流密度を求めた。その結果、主として反応の可逆性の観点から、錯体(レドックス対)にはRu【(bpy)(^(2+)_3)】またはFe【(bpy)(^(2+)_3)】を選んだ。また電解液には【(C_2H_5)_4】NB【F_4】を溶解したアセトニトリルを選んだ。電極材料には炭素系のグラッシーカーボン、カーボンクロス等が適当であった。2.静置型セルでの充放電試験:正極にRu(【II】)/Ru(【III】)、負極にRu(【I】)/Ru(【II】)のレドックス対を用いる電池系について、H型セルを用いて充放電特性を検討した。3.0Vの定電圧で50%の充電深度まで充電した焼結ガラス隔膜付電池では、0.2Vの放電カットオフ電圧で約50%の放電利用率が得られた。ポリエステル/ポリ塩化ビニル微孔膜またはアニオン交換膜を用いて、正極および負極の充放電挙動を別々に調べたところ、負極の充放電効率は正極の約1/2程度と低く、負極特性が電池全体の性能をほぼ決定していることがわかった。これは、負極反応の可逆性に問題があるためで、錯体の配位子を変えることなどにより、充放電特性の向上がはかれると推定された。正極の効率は60〜80%であったが、それは隔膜の種類ならびに充放電の条件に依存した。3.電解液フロー型電池の特性:電極集電体にカーボンコンポジット/カーボンファイバークロス、隔膜にアニオン交換膜を用いた電解液フロー型セルを用いて、Ru【(bpy)(^(2+)_3)】錯体電池の充放電特性を調べた。静置型セルに比べて、放電電圧の平坦性および放電利用効率が向上したが、これらはそれぞれ、電池の内部抵抗が減少すること、および電解液をフローすることによって負極反応の不可逆性が静置型セルの場合よりも改善されることによるものであることがわかった。