高耐久性電気二重層キャパシタに有用な活性炭の製造条件の決定

用于高耐用双电层电容器的活性炭的制造条件的确定

基本信息

批准号：
21K05701
负责人：
廣瀬孝
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hirosaki 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-21K05701/
关键词：
活性炭

项目摘要

本研究は，長時間使用に伴う電解液の分解等に起因する静電容量の低下や内部抵抗の上昇・悪化が課題となっている電気二重層キャパシタの耐久性向上に関するものである。研究代表者らは，活性炭物性とキャパシタ性能との関係を明らかにするため，ガス吸着用を「追加」賦活し，４種類の斬新的な細孔分布を有する活性炭を作製，耐久性試験（85℃・4500時間）を行った。その結果，１）４種の中で2.1～8.1nm間の孔が少ない活性炭は，静電容量の低下が少なく，２）市販のキャパシタ用よりも4.3～12.1nm間の孔が多い活性炭は，内部抵抗が上昇・悪化しづらいことが分かった。次に，メソ孔の生成を特徴とするりんご剪定枝から活性炭を作製，評価を行った。本研究は，メソ孔に立脚したりんご剪定枝活性炭によるキャパシタの耐久性を評価し，メソ孔分布と性能との関係を解明，高耐久性キャパシタ用活性炭を創製することを目的としている。令和四年度は，目標収率17.0％，15.5％，14.5％，14.0％，12.5％の５種類のりんご剪定枝活性炭に対して５回酸洗浄を施し，それを用いて打錠電極を作製，電気二重層キャパシタを試作後，市販活性炭から作製したキャパシタとともに初期の静電容量を評価した。その結果，容積当たりの静電容量は17.0％と12.5％が５種類の中では最も低く，15.5％がピークとなり，最も高かった。また，15.5％と市販活性炭の容積当たりの静電容量を比較したところ，同等の値であることが分かった。

这项研究旨在提高双电层电容器的耐用性，双电层电容器面临着由于长期使用过程中电解质分解而导致电容下降和内阻增加或恶化等问题。为了弄清楚活性炭的物理性能与电容器性能之间的关系，研究人员通过“额外”的活化气体吸附，制造出了四种新型孔隙分布的活性炭，并进行了耐久性测试（85℃·4500小时））。结果，1)在四种类型的活性炭中，2.1至8.1 nm之间的孔隙较少的活性炭的电容下降较小，2)4.3至12.1 nm之间的孔隙较多的活性炭比市售的活性炭要少。发现电容器的内阻难以增加或恶化。接下来，我们用修剪过的苹果树枝制作了活性炭，其特点是形成中孔，并对其进行了评估。本研究的目的是评估基于介孔的苹果修剪活性炭制成的电容器的耐久性，阐明介孔分布与性能之间的关系，并创造用于电容器的高耐用活性炭。 2020财年，我们对目标产率分别为17.0%、15.5%、14.5%、14.0%和12.5%的五种苹果剪枝活性炭进行了五次酸洗，并用其制作了平板电极。在原型双电层电容器中，我们评估了初始电容以及由市售活性炭制成的电容器。结果，单位体积的电容在五种类型中最低，为17.0%和12.5%，最高为15.5%。此外，当我们将15.5%的单位体积电容与市售活性炭进行比较时，我们发现它们是相当的。