JP5218963B2 - 複合体電極 - Google Patents
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Description
リチウム二次電池の場合は、電解液としてリチウム塩を溶質とした非水系電解液を用いる。そして、正極として本発明の複合体電極を、負極として従来のリチウム金属又は天然黒鉛、人造黒鉛、石油コークス等のリチウムイオンを吸蔵、放出する電極活物質を使用した電極を用いる。
電気二重層キャパシタの電解液としては、上述の非水系電解液及び水系電解液の全てを用いることができる。非水系電解液を使用した電気二重層キャパシタでは、正極又は負極として本発明の複合体電極を使用し、他方の電極に、活性炭、炭素繊維、フェノール樹脂炭化物、塩化ビニリデン樹脂炭化物、微結晶炭素等の電気二重層容量を有する電極を使用する。チオフェンオリゴマーとHSCNTとを使用した本発明の正極が従来の導電性高分子を使用した正極に比較してp−ドーピングの酸化還元電位がほぼ同等であるかあるいはより高い状態で作動し、又は、チオフェンオリゴマーとHSCNTとを使用した本発明の負極が従来の導電性高分子を使用した負極よりn−ドーピングの酸化還元電位が低い状態で作動し、またチオフェンオリゴマーとHSCNTとの併用により容量を大幅に増加させることができ、さらに非水系電解液の電気分解電圧が高いために作動電圧を高くすることができるため、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する電気二重層キャパシタが得られる。
電気化学キャパシタの電解液としては、第4級アンモニウム塩又は第4級ホスホニウム塩を溶質とした非水系電解液が用いられる。そして、正極として本発明の複合体電極を用い、負極として酸化還元反応特性を有するポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリフェニレン等の従来の導電性高分子を電極活物質とした電極を用いることができる。この構成の電気化学キャパシタは、チオフェンオリゴマーとHSCNTとを含有する活物質層を有する本発明の正極が、従来の導電性高分子を用いた正極よりも高容量である上に、p−ドーピングの酸化還元電位がほぼ同等であるかあるいはより高い状態で作動するので、作動電圧が高く、高容量で高エネルギー密度を有する。
式Iで表される3',3'''',4',4''''−テトラブチル−2,2':5',2'':5'',2''':5''',2'''':5'''',2'''''−セクシチオフェン(アルドリッチ製、商品番号L16549−2)の10mgを50mLのクロロホルムに溶解させ、次いで10mgのHSCNT粉末(比表面積:900m2/g)を添加して混合し、60℃で1時間真空乾燥し、チオフェンヘキサマー/HSCNT複合体を得た。この複合体を白金メッシュで挟み、作用極とした。対極に活性炭電極、参照極にAg/Ag+(内部液はプロピレンカーボネート)を用いた三電極セルを構築し、電解液として1.0Mのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートのプロピレンカーボネート溶液を使用し、サイクリックボルタンメトリー測定を行った。走査電位範囲は、最大で−3.0V〜+1.0Vとした。電位走査速度は50mVs−1とした。
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式IIの3'',4''−ジブチル−2,2':5',2'':5'',2''':5''',2''''−キンクチオフェン(アルドリッチ製、商品番号L16547−6)を使用し、実施例1の手順を繰り返した。
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式IIIの5,5’’’’’−ジヘキシル−2,2':5',2'':5'',2''':5''',2'''':5'''',2'''''−セクシチオフェン(アルドリッチ製、商品番号633216)
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式IVの位置不規則性ポリ(3−ブチルチオフェン)(アルドリッチ製、商品番号511420、n=約80)
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式Vの位置規則性ポリ(3−ブチルチオフェン)(アルドリッチ製、商品番号495336、n=約80)
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式VIの位置規則性ポリ(3−オクチルチオフェン)(アルドリッチ製、商品番号445711、n=約80)
アセトニトリル溶液にフルオレンを10mMの濃度で溶解させ、次いで十分量の塩化鉄(III)を溶解させ、72時間重合を行った。反応液を減圧濾過し、濾過物を60℃で約12時間真空乾燥して粗生成物を得た。この粗生成物をクロロホルムに飽和量溶解し、メタノールを添加して生成物を再析出させた。再析出物を減圧濾過し、濾過物を60℃で約12時間真空乾燥して、式VIIの精製ポリフルオレン(n=約40)を得た。実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに得られたポリフルオレンを使用し、実施例1の手順を繰り返した。
実施例1において使用したチオフェンヘキサマーの代わりに式VIIIで表されるポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)(アルドリッチ製、商品番号571652、n=約80)
Claims (11)
- 少なくとも1種のチオフェンオリゴマーと少なくとも1種のカーボンナノチューブとの複合体を含有する活物質層を有する複合体電極あって、
前記チオフェンオリゴマーの重合度が4〜20の範囲であり、
前記カーボンナノチューブの比表面積が600〜2600m2/gの範囲である
ことを特徴とする複合体電極。 - 前記チオフェンオリゴマーが、アルキル基、アルコキシ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基及びハロゲン原子からなる群から選択された置換基を有するチオフェン環を少なくとも1個含む、請求項1に記載の複合体電極。
- 前記置換基がチオフェン環の3位及び4位の少なくとも一方に結合している、請求項2に記載の複合体電極。
- 前記カーボンナノチューブが半導体性カーボンナノチューブを含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合体電極。
- 前記カーボンナノチューブの密度が0.2〜1.5g/cm3の範囲である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合体電極。
- 前記チオフェンオリゴマーが前記カーボンナノチューブに担持されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合体電極。
- 二次電池における1対の電極の一方として使用される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合体電極。
- 電気二重層キャパシタにおける1対の電極の一方として使用される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合体電極。
- 電気化学キャパシタにおける1対の電極のうちの少なくとも一方として使用される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合体電極。
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