鉄化合物を用いた環境適合型超低コスト・高エネルギー密度スーパーキャパシタの創製

使用铁化合物创建环保的超低成本、高能量密度超级电容器

• 批准号: 22K05189
• 负责人: 野原 愼士
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05189/
• 关键词: スーパーキャパシタ; Mn-Ni酸化物固溶体; Fe化合物; 非対称キャパシタ

環境適合型超低コスト・高エネルギー密度スーパーキャパシタの構築に向けて、文献から最適な負極の候補をオキシ水酸化鉄（β-FeOOH）とマグネタイト（Fe3O4）に絞り、予備実験においてこれらを合成し、特性評価を行った。その結果、比容量の点で明らかにβ-FeOOH電極が優れていたため、この電極のさらなる高性能化（高容量化、レート特性およびサイクル特性等の向上）を図った。導電性の向上を重視し、Co化合物の添加がβ-FeOOH電極の性能に及ぼす影響について検討した。CoCl2あるいはCo(NO3)2をFe:Co=9:1（モル比）になるように前駆体溶液に添加し、水熱合成によりTiメッシュ上に試料を析出させることで電極を作製した。X線回折において、作製したいずれの電極も基本的なβ-FeOOHの回折ピークを示し、Co種のピークはほとんど観測されなかった。このことから、Co添加により析出物の基本構造は変化せず、CoによるFeの部分置換あるいは非結晶のCo化合物の生成が示唆された。また、SEM観察においてもいずれの場合も長さ約1μmの針状粒子が凝集した析出物が観測され、Co添加による析出形態の大きな変化は見られなかった。1 M LiCl水溶液中のサイクリックボルタモグラムにおいて、いずれのCo添加β-FeOOH電極でも無添加のものに比べ、明らかに掃引方向の折り返しでより急激な電流応答が観測され、Co添加により導電性の向上が示唆された。比容量およびレート特性の点で、合成時にCoCl2を添加した電極が最も優れていることがわかり、さらにその電極の3000サイクル後の容量維持率が約85%であり、無添加電極の約58%を大きく上回った。これはCo添加による導電性ネットワークの生成とその良好な維持を示唆するものと考えられる。

Environmental suitability Ultra-low temperature, high temperature, high density, high temperature, high temperature, As a result, the specific capacity of the β-FeOOH electrode has been improved, and the performance of the electrode has been improved (high capacity, high temperature characteristics, high temperature characteristics, etc.). Due to the increasing importance of conductivity, the addition of Co compounds affects the performance of β-FeOOH electrodes. CoCl2: Co(NO3)2: Fe:Co=9:1 (molar ratio), addition of precursor solution, hydrothermal synthesis, precipitation of sample, preparation of electrode. X-ray reflection, operation, electrode, basic β-FeOOH reflection, Co species reflection, electrode, electrode, etc. The basic structure of the precipitate is transformed into the amorphous Co compound by partial substitution of Fe and Co In the case of SEM observation, needle-like particles with a length of about 1μm are aggregated, precipitates are detected, and precipitation morphology is changed. In 1 M LiCl aqueous solution, the concentration of Co added to β-FeOOH electrode is higher than that of Co added to β-FeOOH electrode. In terms of specific capacity and high-performance characteristics, the electrode with CoCl2 added during synthesis is the best. The capacity maintenance rate of the electrode after 3000 pixels is about 85%, and about 58% without the added electrode is the same as last time. The conductivity of the Co-doped polymer was improved and maintained.