[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

リチウムにビリリとしびれた芳香環

[スポンサーリンク]

リチウムイオン電池の電極として炭素材料は注目を浴びてきました。あなたが今お使いのノートパソコンにもリチウムイオン電池が使われているかもしれませんね。

炭素材料はたいていグラフェンを用います。グラフェンは芳香環が延々と続いたような化学構造をしています。今回、芳香環を持ったモデル化合物を用いた実験により、リチウムイオン電池がどこまで高性能になるのか、新たに限界が明らかにされました。芳香環と芳香環の間に最大いくつまでリチウムイオンをためられるのか、限界を迎えたときに炭素骨格はどうなるのか、その答えはいかに!?

軽さの割に高容量で、充電も可能なリチウムイオン電池は、年々工夫がほどこされ、現代の最先端となると、何重にも工夫がはりめぐらされ、それ自体で芸術作品とも言えるほど、技術の緻密な積み重ねで成り立っています。一般には、正極にリチウム金属酸化物を用い、負極にグラファイト(黒鉛)のような炭素材料を用いるものが主流とされます。

ここで言うグラファイトとは、グラフェンの層が積み重なったものです。グラフェンの化学構造は、ベンゼン環が無限に連なり炭素原子が同一平面に広がったようなものです。リチウムイオンが電解質を動き回り、グラフェンの層と層の間に挟まることが、リチウムイオン電池が動作するための重要なポイントのひとつです。

 

グラフェンのように、リチウムイオン電池のための、炭素を用いた電極材料がさかんに研究されてきましたが、ベンゼン環のような六角形の芳香環と芳香環の間に、リチウムイオンが最大いくつまで挿入することができるかは、明らかにされていませんでした。従来はせいぜい2つ程度だろうと思われていました。

2015-12-01_16-25-58

最大ここまでいける!

六角形のベンゼン環が2つ隣り合ったナフタレン環を持つナフタレンテトラカルボン酸二無水物をモデル化合物にして実験したところ、6つの炭素原子が、最大で6つものリチウムイオンを許容できることが、明らかになりました。芳香環の6つの炭素原子あたり、限界は「」ということになります。ここまで来ると、炭素原子は同一平面上に並ぶことができません。

 

今回「リチウムイオン6つまで可能」と限界が示されました。この限界に挑むことで、グラフェンに根差した従来の電極材料は、さらなる改良が可能になるかもしれません。

 

参考論文

  1.  “How Many Lithium Ions Can Be Inserted onto Fused C6 Aromatic Ring Systems?” Xiaoyan Han et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2012 DOI: 10.1002/anie.201109187

 

関連書籍

 

 

Green

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 米国へ講演旅行にいってきました:Part I
  2. 有機反応を俯瞰する ー芳香族求電子置換反応 その 2
  3. 地域の光る化学企業たち-1
  4. 「夢・化学-21」 夏休み子ども化学実験ショー
  5. エッセイ「産業ポリマーと藝術ポリマーのあいだ」について
  6. 超多剤耐性結核の新しい治療法が 米国政府の承認を取得
  7. イオン交換が分子間電荷移動を駆動する協奏的現象の発見
  8. 【速報】Mac OS X Lionにアップグレードしてみた

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. iPhone/iPodTouchで使える化学アプリケーション 【Part 2】
  2. アメリカの大学院で受ける授業
  3. 第33回 新たな手法をもとに複雑化合物の合成に切り込む―Steve Marsden教授
  4. 第一手はこれだ!:古典的反応から最新反応まで|第6回「有機合成実験テクニック」(リケラボコラボレーション)
  5. 高機能な導電性ポリマーの精密合成法の開発
  6. CASがSciFinder-nの新しい予測逆合成機能を発表
  7. 脈動がほとんどない小型精密ポンプ:スムーズフローポンプQシリーズ
  8. 徒然なるままにセンター試験を解いてみた(2018年版)
  9. メソポーラスシリカ(3)
  10. 抗アレルギー薬「アレジオン」の販売、BIに一本化

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

転職を成功させる「人たらし」から学ぶ3つのポイント

転職活動を始めた場合、まずは自身が希望する職種、勤務地、年収などの条件を元にインターネットで求人を検…

mRNAワクチン(メッセンジャーRNAワクチン)

病原体のタンパクをコードしたmRNAをベースとしたワクチン。従来のワクチンは、弱毒化・不活化した病原…

第139回―「超高速レーザを用いる光化学機構の解明」Greg Scholes教授

第139回の海外化学者インタビューはグレッグ・ショールズ教授です。トロント大学化学科(訳注:現在はプ…

分子の対称性が高いってどういうこと ?【化学者だって数学するっつーの!: 対称操作】

群論を学んでいない人でも「ある分子の対称性が高い」と直感的に言うことはできるかと思います。しかし分子…

非古典的カルボカチオンを手懐ける

キラルなブレンステッド酸触媒による非古典的カルボカチオンのエナンチオ選択的反応が開発された。低分子触…

CEMS Topical Meeting Online 機能性材料の励起状態化学

1月28日に毎年行われている理研の無料シンポジウムが開催されるようです。事前参加登録が必要なので興味…

カルボン酸に気をつけろ! グルクロン酸抱合の驚異

 カルボン酸は、カルボキシ基 (–COOH) を有する有機化合物の一群です。カルボン…

第138回―「不斉反応の速度論研究からホモキラリティの起源に挑む」Donna Blackmond教授

第138回の海外化学者インタビューはドナ・ブラックモンド教授です。2009年12月現在、インペリアル…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP