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2015年10月10日 震災から復旧 米沢高等工業学校本館

【講演】 EDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗

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ID41
要約EDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗⇒#41@講演;
題目EDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗
会議名2005年電気化学秋季大会
開催場所千葉大学工学部
開催日時2005/09/08~2005/09/09
管理者立花 和宏
シラバスEDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗
PME形式立花 和宏,EDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗,2005年電気化学秋季大会,千葉大学工学部, ,2005/09/08
講義ノート
有機電解液中におけるアルミニウムの不働態化
アルミニウムの不働態皮膜と炭素の間の接触抵抗
物質の種類による接触抵抗の違い
水分と耐電圧(LiBF4)-
水分と腐食(LiClO4)-
200. フッ化物イオンを持つアニオンは必須
300. バルブメタルの有機電解液中における不働態化
500. 炭素を塗布してもアルミニウム皮膜は修復される
500. バルブメタルの種類と接触抵抗
500. 有機電解液中におけるアノード酸化のブレークダウン
900. 集電体の種類によるリチウム二次電池性能の変化
その他の講義ノート
説明引用
EDLC集電体してのアルミニウム不働態皮膜その表面接触抵抗

アルマイト耐食性耐摩耗性向上が求められる
誘電体皮膜高絶縁性が求められる

集電体1)

有機電解液中での不働態
不働態皮膜から炭素への電子電導

信州大学 杉本様山形大学 立花です

お世話になっております
ご依頼のありました講演題目送付させていただきます
よろしくお願い申し上げます

講演題目
EDLC集電体してのアルミニウム不働態皮膜その表面接触抵抗

氏名
立花和宏タチバナカズヒロ

所属
山形大学工学部物質化学工学

電気重層キャパシタEDLC2)

1. はじめに
より多くのエネルギーためるためEDLCリチウムイオン次電池などで水溶液より電位窓が広く動作温度範囲も広い非水系の電解液が使われる当然のことながらそれらには電気取り出すための集電体あってアルミニウム使われているしかし後述する集電体要求される特性の発現機構は学術的に明らかにされているとは言えない本稿では筆者が明らかにしてきた非水系の電解液中で生じるアルミニウム不働態皮膜その不働態皮膜炭素間に生じる接触抵抗ついて概説する
 
2. 有機電解液中におけるアルミニウム不働態
EDLC集電体要求される特性は自身の腐食抑制する耐食性と電解液酸化分解から保護する過電圧の大きさである
1M LiBF4 /PC+DME中のアルミニウムサイクリクボルタモグラム示す0V付近から電流が急激に増加しその後100μA/cm2平坦電流が観察される電位掃引反転すると電流は急激に減少し2サイクル目以降は電流がほとんど流れなくなるこのようなボルタモグラム高電場機構よってアルミニウムアノード酸化されるときに観察され有機電解液中ではBF4-PF6-などのッ素含むアニオン存在するときのみ観察されるXPSなどのキャラクタリゼーションよって有機電解液中でのアノード酸化水溶液中のアノード酸化異なりッ化皮膜が生成してアルミニウム不働態化することがわかったこのアルミニウム不働態化皮膜は緻密なバリア皮膜ありアルミニウム地金が腐食されるの保護すると同時にその絶縁性で電解液酸化分解から保護する結果してアルミニウム不働態皮膜EDLC集電体要求される第特性満足する
リチウムイオン次電池で使われる有機電解液ついてバルブメタルして知られるタンタルニオブチタンジルコニウムハフニウムなどの金属との組み合わせによる不働態調べたところアルミニウムBF4-PF6-などのッ素含むアニオン電解液存在すると絶縁性に優れた不働態皮膜得られることがわかった

3.アルミニウム不働態皮膜炭素間の接触抵抗
ころがこの絶縁性の不働態皮膜炭素塗布するとあたかも不働態皮膜通して電流が流れるように見える2EDLC集電体要求される特性は電気抵抗が小さく活材の炭素スムーズ電子電流行き来できることである
アルミニウム不働態皮膜炭素金属酸化物粉など塗布してその挙動検討したところ塗布した物質の種類によって皮膜の絶縁性が失われるときとそうでないときがあることがわかったまたアルミニウム表面処理よっても集電体活材の接触抵抗変化することがわかった
1M LiBF4/PC+DME中において炭素塗布したアルミニウムボルタモグラム示す炭素塗布したアルミニウムEDLCして動作するため通常はアノード掃引時およびカソードアノード掃引時に電気重層容量への平坦な充放電電流が観察され箱型のボルタモグラムなる示したボルタモグラム電極アルミニウム予めアジピンアンモニウム水溶液中でアノード酸化処理して酸化皮膜つけたため集電体活材の接触抵抗大きく箱型から歪んだボルタモグラムなったボルタモグラム歪みから集電体活材の接触抵抗求めることもできる
3集電体してアルミニウムニオブタンタル用い種々の電位でアノード酸化したのち炭素塗布してそのボルタモグラム測定アノード酸化電位集電体活材の接触抵抗関係示したプロ最小自乗法による近似線である接触抵抗ボルタモグラム歪みから算出したアノード酸化電位皮膜厚み比例もに接触抵抗大きくなることがわかるがその勾配は金属の種類によって大きく異なった

4. まとめ
集電体不働態皮膜厚み性質不働態皮膜炭素接触抵抗深くかかわりEDLC性能大きく影響する

1  1M LiBF4 /PC+DME中のアルミニウムサイクリクボルタモグラム電位掃引速度=0.1Vs-1


2 1M LiBF4/PC+DME中における炭素塗布したアルミニウムボルタモグラムアノード酸化電位5 vs. Ag/AgCl 7nm相当酸化皮膜電位掃引速度=0.1Vs-1


3 炭素塗布したアルミニウムニオブタンタルアノード酸化電位炭素バルブメタル接触抵抗

ゆきひろの発表3)
20050908-電気化学会\キャパシタ技術掲載用講演資料として.ppt4)