理工学研究科吉田瑠那さんが電気化学会第87回大会・公益社団法人電気化学会において2019年度電気化学会優秀学生発表賞を受賞

氏名

吉田瑠那

所属

理工学研究科　化学生命工学専攻　化学・物質工学分野（電気化学研究室）

受賞年日

2020年03月19日

大会・団体名

電気化学会第87回大会・公益社団法人電気化学会

受賞名

2019年度電気化学会優秀学生発表賞

研究テーマ等

ミクロ多孔性カーボンの酸化処理によるリチウム-硫黄電池の高性能化

賞の概要

　硫黄は理論容量が非常に高く (1672 mA h g-1) 、また資源が豊富で安価なことから次世代型二次電池の正極材料として注目されている。しかし、硫黄は低電子伝導性、最大 180% に及ぶ体積膨張、充放電時に生成する反応中間体 Li2Sn (n= 4 – 8) が電解液に溶出する点が問題となる。本研究グループでは、ミクロ多孔性カーボン (AC) の細孔内に硫黄を担持することでこれらの問題を解決し、安定して充放電を行うことに成功した[1]。また、AC に希硝酸を用いた酸化処理を施すことで硫黄の利用率が向上することも報告した[2]。しかしながら、AC に対する酸化処理方法は最適化がなされていない。そこで本発表では、酸化処理の最適化を行うため、酸化剤の変更を実施した。酸化剤として過酸化水素、濃硝酸、過マンガン酸カリウムを使用し、各酸化処理 AC を作製した。それぞれの物性評価を行ったところ、特にAC に対して過マンガン酸カリウムを用いて処理をした場合、先行研究よりも10 atom.% 多く表面酸素を導入することが可能となった。またそれぞれの酸化処理 AC を用いて硫黄正極を作製し、電気化学評価を行ったところ、表面酸素量が増加するに従い、放電容量が向上することが分かった。特に過マンガン酸カリウム処理ACを用いて作製した電極は、未処理ACを使用した電極と比較して、放電容量が305mAhg-1増加した。
　本発表はコロナウイルス感染症拡大の影響により、Web討論会という形で実施された。受賞は要旨の内容とweb上での討論のやり取りにより決定された。
[1] T.Takahashi et al., Prog. Nat. Sci.: Mater. Int., 25, 612 (2015).
[2] S. Okabe et al., Electrochemistry, 85, 671 (2017).
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