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。

The environment is suitable for ultra-low temperature, high-temperature, high-temperature, high- The results and specific capacity show that the performance of β-FeOOH is very high (high capacity, high capacity, high performance, high performance, high capacity, high performance, high performance, high capacity, high performance, high capacity, high performance, high performance, high capacity, high performance, high performance, high performance, The electrical properties are highly valued, and the β-FeOOH cathode properties and effects of the Co compounds are greatly improved. CoCl2 uses Co (NO3) 2% Fe:Co=9:1 (temperature ratio) to increase the concentration of hydrogen in the solution, and synthesize water to synthesize Ti. The X-ray is folded back, the basic β-FeOOH foldback indicator of the cathode is made, and the Co signal is displayed. The chemical composition of the precipitates was determined by the addition of Co, and the formation of non-crystalline Co compounds was demonstrated by the partial addition of Co and Fe. The size of the particles is about 1 μ m long. The precipitates are agglutinated. The precipitates are precipitated. The Co is added. The precipitates are condensed. The shape of the precipitates is larger. In 1 M LiCl aqueous solution, the β-FeOOH electrodes were added into the aqueous solution of 1 M FeOOH and the β-FeOOH electrodes were added. The lead direction was folded, the emergency current was returned, and the electrical properties of the Co were added. The capacity retention rate is about 85%, and the last time is about 58%, the capacity retention rate is about 85% and 58%, respectively, for the specific capacity cycle characteristic point, synthesis time CoCl2, 3000 battery, and the last cycle. The addition of Co to the electrical equipment will result in a good maintenance of the performance, which will instigate the performance of the examination.