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酸化グラフェンを用いたオールカーボンスーパーキャパシタの構築

使用氧化石墨烯构建全碳超级电容器

基本信息

批准号：
15J01567
负责人：
緒方盟子
金额：
$ 1.39万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は当初の計画通り、前年度までの成果をもとにGOSCのキャパシタ特性向上、構造最適化を中心とした研究を行った。①電解質膜：硫酸とGOのハイブリッド体を用いることで、多量の電解質イオンを貯蔵し、高イオン伝導率を有するsGO固体電解質膜の開発に成功した。②電極：光還元と電気化学処理を組み合わせることで、擬似容量サイトを有するrGO電極を作製した。③セル：sGO膜両面に、光還元および電気化学処理を行うことでrGO(電極)/GO(固体電解質膜)/rGO(電極)構造を有したesGOSCを作製した。esGOSCは、静電容量14.5 mF/cm2(申請時0.4 mF/cm2の36倍、前年度2 mF/cm2の7倍を達成)、エネルギー密度1.24 mWh/cm3、出力密度3.13 W/cm3、抵抗12 Ω、時定数1.5 s、100サイクルで初期容量保持率90%の優れたキャパシタ性能を示した。esGOSCの優れた速度応答性は、硫酸が分子スペーサーとして機能することでrGO層間が広がり、イオン拡散がスムーズになった為であると判断した。またesGOSCは、フレキシブルスーパーキャパシタとして十分な機械的強度を有していた。最終的にesGOSCの静電容量の起源は、(1)GO膜中を高速イオン伝導する多量のH+、SO42-に由来した電気二重層容量、(2)rGOに存在する豊富なCH defectに由来した擬似容量であると結論付けた。以上のように本研究では、sGO膜両面に光還元および電気化学処理を行うことで、優れたキャパシタ性能を有するesGOSCの作製に成功した。これらGO電解質およびrGO電極の改善によって、他のオールカーボンスーパーキャパシタを遥かに凌駕したキャパシタ性能が得られ、世界に先駆ける研究成果を挙げた。本年度の研究成果は、学術論文(筆頭著書1報)としてまとめられ現在審査中である。

In the current year, the project was completed at the beginning of the year, and the results of the previous year were reviewed. The characteristics of the GOSC project were improved, and the center for optimization and research was developed. 1 Electrolytic film: the sulfuric acid GO solid-state electrolysis film is used successfully, the high-volume sGO solid-state electrolysis film is used successfully, and the operating temperature is very high. 2 cathode: light, electricity, chemistry, science and technology. 3: sGO film surface, light reduction, electrical chemistry, chemical analysis, rGO (cathode)