Development for Materials Providing Breakthrough in Electric Double Layer Capacitor Performance

材料开发为双电层电容器性能带来突破

基本信息

项目摘要

To enhance the performance of electric double layer capacitors(EDLCs), we attempted to improve electrode and electrolyte material drastically. As a result of the effort, we have got fruitful achievement as follows :A gel electrolyte based on PVdF-HFP has been applied to EDLCs. Technical renewal, i.e., an extremely thin gel electrolyte film(thickness : ca.10μm) and the optimization of electrode-electrolyte interface junction, successfully provided prominent EDLC performance. Especially, when an extremely high rate charge-discharge current was applied to the present gel EDLC, no decrease in discharge capacitance was observed while the corresponding EDLC with a conventional organic electrolyte showed a decrease in the capacitance. This result is noteworthy because our gel EDLC is very thin as described above and contains usual activated carbon sheet electrodes.We have also attempted to improve electrode material for EDLCs. The exposure of activated carbon electrode to cold plasma generated from fluorinated or alkoxysilane gas induced the generation of surface functional groups and the optimization of pore size distribution at an electrode interface. This modification enhanced the rate capability of the carbon electrode. Furthermore, we applied "carbon nanotube sheet", carbon nanotubes oriented vertically on an aluminum foil like carpet pile, to an EDLC electrode. It was found that the carbon nanotube sheet electrode is suitable for a high rate cycling ; the electrode can provide a high capacitance even with a high current in so much that the capacitance of an EDLC with usual activated carbon electrodes becomes zero.In addition, we tried to apply some of the above-mentioned technologies to rechargeable lithium battery systems.
为了增强电动双层电容器(EDLC)的性能,我们试图大大改善电极和电解质材料。由于努力,我们取得了成果,如下所示:基于PVDF-HFP的凝胶电解质已应用于EDLC。技术更新,即非常薄的凝胶电解质膜(厚度:Ca.10μm)和电极 - 电解质界面连接的优化,成功提供了突出的EDLC性能。特别是,当将极高的速率电荷分离电流应用于当前的凝胶EDLC时,未观察到放电电容的减小,而传统有机电解质的相应EDLC显示电容降低。该结果值得注意,因为如上所述,我们的凝胶EDLC非常薄,并包含通常的活性碳片电极。我们还尝试改善EDLC的电极材料。活性炭电极暴露于氟化或烷氧基硅烷气体产生的冷等离子体中,诱导了表面官能团的产生,并优化了电极界面处的孔径分布。这种修饰增强了碳电极的速率能力。此外,我们将“碳纳米管纸”应用于EDLC电极,将碳纳米管垂直在铝箔上垂直定向。发现碳纳米管板电极适用于高速循环。即使在高电流中,电极也可以提供高电容,以至于具有通常活化的碳电极的EDLC的电容变为零。此外,我们试图将上述技术应用于可充电锂电池系统。

项目成果

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N.Yoshimoto, A.Okamoto, M.Ishikawa, M.Morita: "Polymeric Gel Electrolyte Based on P(PVdF-HFP) for Polyacene Anode"Electrochemistry. 71. 1049-1051 (2003)
N.Yoshimoto、A.Okamoto、M.Ishikawa、M.Morita:“用于多并苯阳极的基于 P(PVdF-HFP) 的聚合物凝胶电解质”电化学。
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M.Morita: "Polymeric Gel Electrolytes Using a Network Matrix with Carbonyl Groups for Rechargeable Lithium Batteries"Solid State Ionics. 152-153巻. 161-167 (2002)
M.Morita:“使用带有羰基的网络基质的可充电锂电池的聚合物凝胶电解质”,《固态离子学》第 152-153 卷(2002 年)。
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M.Morita: "Nonflammable Organic Electrolyte Solution Based on Perfluoro-ether Solvent for Lithium Ion Batteries"Electrochemistry. 71巻. 1067-1069 (2003)
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    0
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石川正司: "大容量キャパシタ技術と材料II 第7章9項"シーエムシー出版. 9 (2003)
石川雅史:《大型电容器技术与材料 II 第 7 章第 9 节》CMC 出版 9 (2003)。
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N.Yoshimoto: "Ionic Conductance Behavior of Polymeric Electrolytes Containing Magnesium Salts and Their Application to Rechargeable Batteries"Solid State Ionics. 152-153巻. 259-266 (2002)
N. Yoshimoto:“含有镁盐的聚合物电解质的离子电导行为及其在可充电电池中的应用”,固态离子学,第 152-153 卷(2002 年)。
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  • 作者:
    OKABE Sota;UCHIDA Satoshi;MATSUI Yukiko;YAMAGATA Masaki;ISHIKAWA Masashi;大西 昭平,河野 恭介,松永 尚之,鈴木 登代子,南 秀人;平林公男;山本 拓矢;山田貴大,柿堺悠,小山知弘,小野新平,三輪一元,河口真志,千葉大地,小野輝男;中田一弥;治部 優太,吉川雄志,矢貝史樹,唐津孝;神藤龍仁,徳田真芳,鈴木登代子,南 秀人;Hirabayashi Kimio and Zukeran Hikari
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    USUKI Shinya;UCHIDA Satoshi;MATSUI Yukiko;YAMAGATA Masaki;HINAGO Hidenori;ISHIKAWA Masashi
  • 通讯作者:
    ISHIKAWA Masashi
環状高分子の自己組織化による分子集合体の形成と機能発現
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    0
  • 作者:
    OKABE Sota;UCHIDA Satoshi;MATSUI Yukiko;YAMAGATA Masaki;ISHIKAWA Masashi;大西 昭平,河野 恭介,松永 尚之,鈴木 登代子,南 秀人;平林公男;山本 拓矢
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    OKABE Sota;UCHIDA Satoshi;MATSUI Yukiko;YAMAGATA Masaki;ISHIKAWA Masashi;大西 昭平,河野 恭介,松永 尚之,鈴木 登代子,南 秀人
  • 通讯作者:
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