炭素
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2020 巻 , 291 号
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巻頭言
論文
  • 平井 和彦, 池田 紗織, 森河 和雄, 峯 英一
    2020 年 2020 巻 291 号 p. 2-8
    発行日: 2020/01/15
    公開日: 2020/02/17
    ジャーナル フリー

    The number and species of acidic groups on carbonaceous materials are important factors for the functionalization of the materials and the preparation of carbonaceous composites. Liquid phase oxidation of the material enables uniform surface-functionalization, however, it tends to require a long time. In this study, microwave heating and autoclaving were used for the rapid liquid phase oxidation of acetylene black (AB). The concentrations of acidic groups obtained on the AB in tens of minutes were comparable to those obtained by conventional liquid phase oxidation. In addition, quantitative analysis of the surface acid groups on AB was performed using heterocoagulation between AB and a Au colloid. The absorbance of the supernatant after coagulation treatment showed a good correlation with the concentration of surface carboxy groups on the AB. These methods provide a way for the rapid surface treatment and evaluation of acidic groups for non-porous carbon materials.

解説
  • 福塚 友和, 宮原 雄人, 宮崎 晃平, 安部 武志
    2020 年 2020 巻 291 号 p. 9-14
    発行日: 2020/01/15
    公開日: 2020/02/17
    ジャーナル 認証あり

    Reducing the internal resistance in lithium-ion batteries is essential for the development of electric vehicles. In particular, reducing the lithium-ion transfer resistance between the electrode and the electrolyte interface is an important issue. In the case of graphite negative electrodes, a surface film formed by the reductive decomposition of electrolyte solutions makes the structure of the interface rather complex. Therefore, a fundamental study of the interfacial lithium-ion transfer resistance is important. This review focusses on the activation barrier for interfacial lithium-ion transfer, and findings at the graphite negative electrode are introduced.

学位論文紹介
  • 近藤 靖幸
    2020 年 2020 巻 291 号 p. 15-16
    発行日: 2020/01/15
    公開日: 2020/02/17
    ジャーナル 認証あり

    黒鉛の層間には種々の化学種が挿入可能であり,黒鉛層間化合物(GIC)を形成する。GICは多くの分野に適用可能であり,電力貯蔵分野ではリチウムイオン電池負極として,また,高電気伝導性材料やグラファイトシートの前駆体としても利用されている。それらのカチオンやアニオンが挿入したGICに関してこれまで数多くの研究がなされてきたが,それぞれいまだ解決できていない課題が存在している。

    例えば,化学的手法および電気化学的手法によってアルカリ金属カチオンが挿入したアルカリ金属-GICが合成可能アルカリ金属の中でナトリウムのみ高濃度にイオンが挿入した低ステージのGICの合成が困難であることが古くから知られている。反応機構としては,面内の超格子構造に関する考察や拡散速度に関する考察などがなされているが,統一的な見解には至っていない。

    アニオン種も化学的手法および電気化学的手法により黒鉛へ挿入可能であり,反応性が古くから調べられている。特に硫酸-GICは詳細に研究されており,膨張黒鉛の合成手法として確立されている。しかし,電解液が強酸性水溶液であることから環境への負荷が大きく容易に廃棄できない。そこで,中性水系電解液のような低環境負荷の電解液中での有機アニオン-GIC合成手法の開発が求められる。

    本論文は序論および2部構成の5章で構成されている。序論では,黒鉛層間化合物の特性やカチオンおよびアニオンの挿入反応機構に関するこれまでの研究をまとめた。第1部では黒鉛への電気化学的ナトリウムイオン挿入反応機構について,固相内拡散や界面電荷移動反応に着目し検討した。第2部では濃厚中性水系電解液中での黒鉛へのアニオン挿入反応について検討した。

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