[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

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

 

 

The following two tabs change content below.
Green

Green

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。
Green

最新記事 by Green (全て見る)

関連記事

  1. コンプラナジンAの全合成
  2. TED.comで世界最高の英語プレゼンを学ぶ
  3. 日本にあってアメリカにないガラス器具
  4. 研究室でDIY! ~明るい棚を作ろう~
  5. 含『鉛』芳香族化合物ジリチオプルンボールの合成に成功!②
  6. 生体分子を活用した新しい人工光合成材料の開発
  7. 論文執筆で気をつけたいこと20(2)
  8. 直接クプラート化によるフルオロアルキル銅錯体の形成と応用

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 無保護糖を原料とするシアル酸誘導体の触媒的合成
  2. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(2)
  3. 中谷宇吉郎 雪の科学館
  4. ノーベル化学賞解説 on Twitter
  5. 京都大学人気講義 サイエンスの発想法
  6. ウィッティヒ転位 Wittig Rearrangement
  7. 向山縮合試薬 Mukaiyama Condensation Reagent
  8. ジョーンズ酸化 Jones Oxidation
  9. 支局長からの手紙:科学と感受性 /京都
  10. 砂糖水からモルヒネ?

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

「生合成に基づいた網羅的な天然物全合成」—カリフォルニア大学バークレー校・Sarpong研より

「ケムステ海外研究記」の第19回目は、向井健さんにお願いしました。向井さんはカリフォルニア大…

研究者向けプロフィールサービス徹底比較!

研究者にとって、業績を適切に管理しアピールすることは重要です。以前にも少し触れましたが、科研費の審査…

天然有機化合物の全合成:独創的なものづくりの反応と戦略

概要生物活性天然有機化合物(天然物)は生命の40億年にわたる進化によって選択された高機能分子…

細菌を取り巻く生体ポリマーの意外な化学修飾

地球上に最もたくさんある有機化合物は何でしょう?それは、野菜や果物、紙、Tシャツ、木材、etc…身の…

有機分子触媒ーChemical Times特集より

関東化学が発行する化学情報誌「ケミカルタイムズ」。年4回発行のこの無料雑誌の紹介をしています。…

研究職の転職で求められる「面白い人材」

ある外資系機器メーカーのフィールドサービス職のポジションに対して候補者をご推薦しました。その時のエピ…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP