電気化学キャパシタ用五員環内包カーボン電極の開発

电化学电容器用五元环碳电极的研制

基本信息

批准号：
18750162
负责人：
白石壮志
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

炭素系電気化学キャパシタは、優れた出力密度とサイクル寿命を有するがエネルギー密度が低いことが欠点である。そのため、高い容量を示す新規な炭素電極が求められている。研究代表者は、燃焼法によって製造されたフラーレンスートが特に異常な電気化学容量を示すことを数年前に見いだした。例えば、活性炭の面積比容量は有機電解液中にて約6μFcm^<-2>であるが、スートは30μFcm^<-2>以上の値を示すことがある。しかし、その容量発現機構についてはいまだに不明である。そこで本研究では、フラーレンスートの高い電気化学容量の発現機構を明らかにし、五員環を含む新規な炭素電極を構築することで次世代の炭素系電気化学キャパシタの開発指針を得ることを目的とした。本年度は、電気化学水晶振動子マイクロバランス法を用いて、キャパシタ用有機電解液中におけるフラーレンスート電極の分極時の重量変化を調べた。その結果、負電位方向の分極時にはカチオンの吸着に対応する重量変化が、正電位方向の分極時にはアニオンの吸着に対応する重量変化が観測された。これは、ミクロ孔の発達した活性炭と同様の挙動であり、少なくともイオンの吸脱着の観点からはフラーレンスートは、電気二重層の充放電によって容量を発現することが示唆された。また、フラーレンスートにNO処理を施すことで窒素ドープフラーレンスートを調製でき、良好なキャパシタ特性を示した。フラーレンのボールミル粉砕、デカサイクレンの炭素化によって五員環が導入された新規炭素化物の調製を試みたが、明確な五員環の存在を確認することができず、また電気化学特性もその比表面積に見合った容量が確認されるにとどまった。

碳基电化学电容器具有优异的功率密度和循环寿命，但能量密度较低。因此，需要具有高容量的新型碳电极。首席研究员几年前发现，通过燃烧方法产生的富勒烯烟灰表现出特别不寻常的电化学能力。例如，有机电解质中活性炭的面积比容量约为6μFcm 2 -2，但烟灰可表现出30μFcm 2 -2或更大的值。然而，能力发展的机制仍不清楚。因此，本研究的目的是阐明富勒烯烟灰高电化学容量的机理，并通过构建含有五元环的新型碳电极来为开发下一代碳基电化学电容器提供指导。。今年，我们使用电化学石英晶体微天平方法研究了电容器有机电解质中富勒烯烟灰电极极化过程中的重量变化。结果，在负电位方向的极化期间观察到与阳离子吸附相对应的重量变化，在正电位方向的极化期间观察到与阴离子吸附相对应的重量变化。这种行为与微孔发达的活性炭类似，表明富勒烯烟灰通过双电层的充电和放电来产生容量，至少从离子的吸附和解吸的角度来看是这样。此外，通过对富勒烯烟灰进行NO处理，可以制备氮掺杂富勒烯烟灰并表现出良好的电容器性能。尝试通过球磨富勒烯和十环烯碳化来制备引入五元环的新型碳化合物，但无法证实明确的五元环的存在，并且电化学性能由其具体性质决定。然而，仅确认了与之相称的容量。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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DOI：
发表时间：
2007
期刊：
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0
作者：
白石壮志;杉本渉;白石壮志;白石壮志;白石壮志;白石壮志
通讯作者：
白石壮志

ナノカーボンハンドブック(3.3.1.2フラーレン関連物質を用いた電気化学キャパシタ)

纳米碳手册（3.3.1.2使用富勒烯相关物质的电化学电容器）

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Abe;E.T.Kool;近藤裕子;近藤裕子;白石壮志;白石壮志;白石壮志;白石壮志
通讯作者：
白石壮志

Electrochemical Capacitance of Fullerene Soot in Ionic Liquid

富勒烯烟灰在离子液体中的电化学电容

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
白石壮志;杉本渉;白石壮志;白石壮志;白石壮志
通讯作者：
白石壮志

炭素電解質界面における電気二重層容量の電解質イオン依存性

碳电解质界面双电层容量的电解质离子依赖性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
炭素 2007(229)
影响因子：
0
作者：
白石壮志;杉本渉;白石壮志
通讯作者：
白石壮志

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