高電圧カソードに対する導電性皮膜形成添加剤としてのテトラチオフルバレン

KANG Yoon-Sok; PARK Min Sik; PARK Insun; KIM Dong Young; PARK Jun-Ho; PARK Kwangjin; KOH Meiten; DOO Seok-Gwang

文献

J-GLOBAL ID：201702297325396025 整理番号：17A0579225

高電圧カソードに対する導電性皮膜形成添加剤としてのテトラチオフルバレン

Tetrathiafulvalene as a Conductive Film-Making Additive on High-Voltage Cathode

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資料名：
巻： 9 号： 4 ページ： 3590-3595 発行年： 2017年02月01日
JST資料番号： W2329A ISSN： 1944-8244 CODEN： AAMICK 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

再充電できるリチウムイオン電池は,その多くの特長から,携帯機器やラップトップPCなどに広く使われている。従って,電気自動車への適用も期待されているが,そのためには更なる改善が必要である。例えば,一回の充電で走行できる距離を延ばすことが要求され,エネルギー密度をさらに高めなければならない。そのための効果的な方法は,平均電圧を上昇し,カソード材料の比容量を増大することである。その目的を満たすために,過リチウム化酸化層(OLO)が開発されたが,商用化にはまだ克服すべき課題が存在する。特に,荷電したカソードと電解液間の表面反応性が増加することによる,充放電サイクル性能の劣化である。通常,電解液は分解され,グラファイトアノード上に固体の相間電解質(SEI)を生成するので,続いて生ずる電解液とアノード表面間の反応を減少させてしまう。そこで,機能性電解質添加剤による意図的なSEI膜の制御や,カソード表面に,リチウムイオンを透過する膜を形成させる添加剤が調べられてきた。本論文では,その新しい添加剤としてテトラチオフルバレン(TTF)を見出したので報告する。有機化合物の予備的選定のためには,算出された酸化還元電位が参照できるが,膜形成添加剤として既知のジチオールに類似の構造を有するTTFの酸化還元電位も低い可能性がある。TTFは非芳香族の14-π構造を有することから,より低い電圧で酸化され,連続的かつ可逆的にカチオンとジカチオンを生成できる有機の混合原子価化合物である。また,TTFおよびその誘導体は高導電性を有する有機半導体として著名であり,極めて多くの多方面に渡る研究がなされてきた。しかし,リチウムイオン電池の機能性電解質添加剤として使用されたことは無かった。この研究で,TTFによりカソード表面を改質できることを見出した。TTFを用いることにより,極めて優れた充放電サイクル性能が得られることから,OLO表面上に高導電性の皮膜が形成されたことを示している。

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二次電池 , 電解装置 , 硫黄複素環化合物一般 , 非水溶液

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