JP6108377B2 - カーボン多孔体及びその製造方法 - Google Patents
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<第1の実施形態>
1.カーボン多孔体の製造
図1に示すように、容器1内に、200mlのトルエン(有機溶媒)を入れ、そのトルエン中に、それぞれタングステンワイヤーから成る一対の電極3、5を浸漬した。電極3、5の先端同士は対向しており、それらの間には所定の間隔が存在する。電極3はバイポーラ高圧パルス電源7に接続しており、電極5は接地している。電極3、5は、先端部分を除き、テフロンホルダー9、11に収容されている。
(1)平均細孔径、表面積、及び平均細孔容積の測定
カーボン多孔体S1〜S5について、平均細孔径、表面積、及び平均細孔容積を測定した。なお、測定サンプルは、測定前処理として200℃で2時間熱処理したものとした。カーボン多孔体S1〜S5は、主成分をグラファイトとするカーボン微小材料の集合と、そのカーボン微小材料間に形成された多数の細孔とを有する。
(2)結晶性の評価
カーボン多孔体S2は450℃で加熱して作製したカーボン多孔体であるが、加熱処理工程を除いてA2の工程で作製したカーボン多孔体の熱処理の温度が異なる複数のサンプルについて、XRD測定を行った。その測定結果を図6に示す。図6には、熱処理を行わないサンプル(「25℃」)の結果も併せて示す。この結果から、熱処理をすることで、カーボン多孔体の結晶性が一層向上することが確かめられた。
(3)TEM(透過型電子顕微鏡)観察
カーボン多孔体S2について、TEM観察を行った。その結果を図8(a)〜(c)に示す。この図8(a)〜(c)から、カーボン多孔体S2はグラファイト構造を有することが分かった。
(4)正極容量の測定
カーボン多孔体S2を正極として、リチウム−空気電池を製造し、正極容量を測定した。その結果を図9に示す。図9には、同じリチウム−空気電池においてカーボンブラックを正極とした場合の測定結果も併せて示す。なお、放電条件は0.1mA/cm2、電解質は1M LiClO4、電解液は、polypropylene carbonate/polyethylene carbonateである。図9から、カーボン多孔体S2を正極として用いれば、電極性能(容量)が向上することが分かった。また、カーボン多孔体S1、S3〜S5についても、略同様の結果が得られた。
カーボン多孔体S1〜S5は、平均細孔径が10〜50nmの範囲内にあり、且つ表面積が300〜700m2/gの範囲内にあるという、従来のカーボン多孔体とは異なる形態を有する。そのため、例えば、リチウム−空気電池の正極としてカーボン多孔体S1〜S5を用いると、電極性能(容量)が向上する。
<第2の実施形態>
基本的には前記第1の実施形態における製造方法A1〜A5と同様であるが、有機溶媒の種類を、トルエン以外のものに変更してカーボン多孔体を製造した。そして、製造したカーボン多孔体について、収量、表面積、平均細孔容積、平均細孔径を測定した。その結果を表2に示す。なお、収量とは、有機溶媒200ml中でソリューションプラズマを60分間発生させた場合の収量である。
例えば、カーボン多孔体の製造に用いる有機溶媒は、トルエン、ベンゼン、ナフタレン、フェノール、クレゾール、安息香酸、ピリジン、ピロール、及びアニリンから成る群から選ばれる2以上の混合物であってもよい。
9、11・・・テフロンホルダー、S1〜S5・・・カーボン多孔体
Claims (5)
- 主成分をグラファイトとするカーボン微小材料の集合と、前記カーボン微小材料間に形成された細孔とを備え、
前記細孔の平均細孔径が10〜50nmの範囲内にあり、且つBET吸着測定により測定された表面積が415〜700m2/gの範囲内にあることを特徴とするカーボン多孔体。 - 平均細孔容積が0.5〜2cm3/gの範囲内にあることを特徴とする請求項1記載のカーボン多孔体。
- トルエン又はベンゼンを含む液中において少なくとも一対の電極間に1000〜3000Vの電圧を間欠的に印加し、前記液中でグロー放電を生じさせることを特徴とするカーボン多孔体の製造方法であって、
前記電圧がパルス状の電圧であり、前記パルス状の電圧におけるパルス幅が0.5〜5μsであるカーボン多孔体の製造方法。 - 前記パルス状の電圧は、パルスごとに極性が反転するものであることを特徴とする請求項3記載のカーボン多孔体の製造方法。
- 不活性雰囲気において、200℃以上の温度で熱処理する工程を有することを特徴とする請求項3又は4記載のカーボン多孔体の製造方法。
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