Development of Novel Hybrid Capacitor Using Graphite-oxide

使用氧化石墨的新型混合电容器的开发

• 批准号: 21K05255
• 负责人: 白石 壮志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05255/
• 关键词: ハイブリッドキャパシタ; 酸化黒鉛; リチウム電池; キャパシタ

ハイブリッドキャパシタは、電気二重層キャパシタ（EDLC)型電極と蓄電池用電極を組み合わせた蓄電デバイスであり、EDLCよりも高エネルギー密度を有する。当研究室では、完全放電後のフッ化黒鉛（GF）/Li電池並びに、酸化黒鉛（GO）/Li電池がハイブリッドキャパシタとして充放電可能であると見出した（それぞれGF/Liキャパシタ、GO/Liキャパシタと命名している）。GO/LiキャパシタはGF/Liキャパシタに比べて容量・エネルギー密度は優れている。しかし、GO/Liキャパシタは内部抵抗がEDLCやGF/Liキャパシタよりも高い傾向にある。本研究では、GOと単層カーボンナノチューブ（SWCNT）との複合化によって内部抵抗を低減し、さらにはGOとSWCNT との複合化率を最適化することでGO/Liキャパシタの更なる高性能化を目指した。昨年度において、重量比80 : 20の比率でHummers法GO粉末とSWCNT（SG101）を複合化した電極を用いると、GO/Liキャパシタの内部抵抗を低減し、体積比容量を改善できることを明らかにした。さらに、テトラグライム系電解液を用いると、リチウムイオン電池によく使われるエチレンカーボネート・エチルメチル混合系電解液に比べてキャパシタとしての放電容量が改善されることも見出した。本年度は、GO/SWCNT複合電極とテトラグライム系電解液を組み合わせることが、低抵抗化と体積比容量（エネルギー密度）の改善の両方に関してより一層効果的であることを明らかにした。また、GO/Liキャパシタの充放電機構を解析すべく、オペランド小角X線散乱分析用充放電セルを作製し、動作確認を行った。

混合电容是一种电源存储设备，结合了电动双层电容器（EDLC）电极（EDLC）电极（EDLC）电极（EDLC）电极，并且比EDLC具有更高的能量密度。在我们的实验室中，我们发现图形引线（GF）/LI电池和图形pogtax（GO）/Li电池可以被充电并作为混合电容器（GF/Li Capacita，GO/LI，GO/LI，GO/LI）充电并放电。它被命名为电容）。与GF/LI电容器相比，GO/LI电容器具有更好的容量和能量密度。但是，GO/LI电容器的内部电阻往往比EDLC和GF/LI电容器更高。在这项研究中，GO的内部电阻和单层碳纳米管（SWCNT）降低了内部电阻，并优化了GO和SWCNT之间的复合速率，从而进一步增强了GO/LI电容器。去年，已经揭示了使用将鹰嘴豆粉粉末和SWCNT（SG101）组合为80:20重量比的电极可以降低GO/li电容器的内部电阻并提高体积比的能力。此外，发现与乙二醇碳酸盐和乙基甲基混合电解溶液相比，使用TETRA闪烁的电解溶液可以提高排放能力作为电容器，该溶液通常用于锂液电池中。在这个财政年度，GO/SWCNT复合电极和基于四局的电子 - 溶液的组合在低阻抗和改善体积兼容性（能量密度）方面更加有效。为了分析GO/LI电容器的充电/放电，创建了用于操作数小角度X-射线散射分析的充电/放电单元，并确认了操作。

项目成果

New Developments in Electrochemical Capacitors Using Classic Carbon Materials

使用经典碳材料的电化学电容器的新进展

• 发表时间: 2021
• 作者: Kondo Taishi;Matsuoka Kazuhiro;Umemoto Shun;Fujino Tomoshige;Hayashi Gosuke;Iwatani Yasumasa;Murakami Hiroshi;Soshi Shiraishi
• 通讯作者: Soshi Shiraishi

Development of Novel Carbon Electrode for Electrochemical Energy Storage. Nano-sized Carbon and Classic Carbon Electrodes for Capacitors

• DOI: 10.5796/electrochemistry.21-00084
• 发表时间: 2021
• 期刊: Electrochemistry
• 影响因子: 2.5
• 作者: S. Shiraishi

クラシックカーボンを駆使した革新的キャパシタの実現に向けて

实现充分利用经典碳的创新电容器

• 发表时间: 2022
• 作者: Koichi Ui;Toshinari Kamimura;and Tatsuya Takeguchi;白石壮志
• 通讯作者: 白石壮志

酸化黒鉛リチウムキャパシタにおけるグライム系電解液の効果

污垢基电解液对石墨氧化物锂电容器的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 白石壮志;関 龍一;畠山義清
• 通讯作者: 畠山義清

クラシックカーボンを用いた電気化学キャパシタの新展開?活性炭ならびに黒鉛層間化合物を用いた研究開発

使用经典碳的电化学电容器的新进展？使用活性炭和石墨插层化合物的研究和开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Atsushi Suzuki;Ryota Hasegawa;Takeo Oku;Masanobu Okita;Sakiko Fukunishi;Tomoharu Tachikawa;and Tomoya Hasegawa;白石 壮志
• 通讯作者: 白石 壮志