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導電性高分子－レドックス活性有機低分子複合体の作製と高容量蓄電デバイスへの応用

导电聚合物-氧化还原活性有机小分子复合材料的制备及其在高容量储能器件中的应用

基本信息

批准号：
16J03122
负责人：
佐藤宏亮
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

計画の三年目においては、 “導電性高分子-レドックス活性有機低分子複合体の組成を制御し、前年度までの形態制御と組み合わせることで、より高容量な複合体電極を作製すること”が計画の大綱であった。実際の進捗として、年間目標のうち、物質系の選定の基礎となる反応電位差の大きい二組の活物質の探索、および二極測定の測定条件の確立までを達成できた。実用に近いデバイスとしての評価には至らなかったものの、有機材料の組み合わせによって高出力な蓄電素子の設計が可能であることを示した。また、採用二年目において課題であった、有機酸化剤結晶上で生成した導電性高分子を利用した複合体電極材料において電気化学特性が向上する要因について、より詳細な研究を行った。本研究において新規に報告した、有機酸化剤を反応性テンプレートとして導電性高分子を重合し複合する手法について、大きな進捗があった。平滑性が高く還元電位の低い結晶であるテトラブロモ-1,4-ベンゾキノンを用いることで、結晶表面にポリピロール(PPy)ナノシートを厚さ数nmから100 nm程度まで制御して合成することに成功した。このような手法を通じて形成されるナノシートは極めて高い異方性を有し、集積膜や単層膜の構成材料として、従来知られる二次元材料と類似した性質を有することが分かった。このPPyナノシートは有機酸化剤がドーパントとして機能することから高い導電率を示し、レドックスキャパシタの電極として良好な特性を示した。このような手法で合成されるPPyの高い特性が、本研究を通して報告してきた導電性高分子/有機結晶複合体において観測された電気化学特性の向上の要因であることを解明した。この導電性高分子ナノシートの合成手法について、国際学会での発表および公刊学術論文により報告した。

In the third year of the project, the outline of the project is "Control of the composition of conductive polymer-active organic low molecular complexes, control of the morphology of composite electrodes in the previous year, and control of high capacity composite electrodes." In the process of development, the purpose of the year, the basis of the selection of the material system, the exploration of the large potential difference between the two groups of active substances, and the establishment of the measurement conditions for the diode measurement were achieved. It is possible to design high-output storage elements by using the evaluation method of organic materials. In the past two years, the problem of organic acidification has been studied in detail, and the conductive polymer has been produced on the crystallization. In this study, a new method for the synthesis of organic acids and conductive polymers was reported. Smoothness is high, reduction potential is low, crystallization is high, crystallization surface is high, reduction potential is low, crystallization surface is high, reduction potential is low, crystallization surface is high, The method of formation of the film is very simple, and the material of the film is very simple. The organic acid compound has high conductivity and good electrode characteristics. This paper reports on the synthesis of PPy and its high conductivity properties. The synthesis method of conductive polymers is reported in the international society and published academic papers.