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階層ナノカーボンを用いたレドックスキャパシタ電極の創製と機能発現メカニズムの解明

使用分级纳米碳创建氧化还原电容器电极并阐明功能表达机制

基本信息

批准号：
15J12492
负责人：
齋藤慶考
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カーボンナノファイバー、グラフェンナノリボン（GNR）など比表面積が大きく、電気伝導性に優れた一次元ナノカーボン材料を利用して、電気化学キャパシタのエネルギー密度と出力密度の向上を目指す。電気化学キャパシタの高エネルギー密度と高出力密度を達成するためには、電極内部に適切な電子伝導パスとイオン拡散パスを導入することが重要である。ここでは、一次元ナノカーボンによって形成される多孔性電極の内部構造（ナノカーボンによって形成される骨格構造と細孔構造）と物性の関係、さらにこの電極を用いて作製したキャパシタの性能を体系的に調査することによって、高性能電極の設計指針を示す。本年度は、一次元性(ネットワーク構造の構築)と二次元性(大きな比表面積)とを併せ持つリボン形状のGNRを用いた電極構造の制御について検討を行った。多層カーボンナノチューブの酸化開裂処理により得られた酸化型のGNRを化学的に還元することでGNRを作製した。さらに、得られたGNRの分散液中の凝集状態を制御することで、GNR積層シートの細孔構造の制御が可能であることを見出し、厚み方向に対して屈曲度の低い多孔性電極の作製が可能であることを明らかにした。厚み方向に屈曲度の低い細孔構造を有するGNR電極を用いたキャパシタでは、電極内での効率的なイオン拡散パスの形成によって内部抵抗が低減され、エネルギー密度と出力密度が同時に向上することを明らかにした。

In this study, the specific surface area of GNR is large, the electrical conductivity is excellent, and the primary component of GNR material is utilized. The electrical chemistry of GNR material is important for the production density and output density. It is very important to achieve the high density and high output density of the electrochemistry and the proper introduction of electron conduction and dispersion inside the electrode. This paper describes the relationship between the internal structure of porous electrode (the cellular structure and the fine pore structure) and physical properties, the investigation of the performance system of porous electrode, and the design guidelines of high performance electrode. This year, we will discuss the structure of one-dimensional structure and two-dimensional structure (large specific surface area) and the structure of electrode structure. Multi-layer acid cracking treatment to obtain acidified GNR The aggregation state in GNR dispersion can be controlled. The fine pore structure of GNR laminate can be controlled. The thickness direction can be controlled. The low porosity electrode can be controlled. The thickness of the GNR electrode has a low degree of curvature and a fine pore structure. The electrode has a low degree of curvature and a high degree of internal resistance. The electrode has a low degree of curvature and a high degree of internal resistance.