グラフェンの特性、蓄電池、電気二重層キャパシタへの応用の可能性

第1部 グラフェンの現状と電気二重層キャパシタ (EDLC) への応用と展望

(2021年2月26日 10:15〜11:30)

1. 概要
   1. グラフェンの概要
   2. EDLC用炭素材料の推移
   3. グラフェン電極の位置づけ
   4. EDLCの製品化の歴史
   5. グラフェンの主な製法
      1. NEDO (SGNT) の製法
      2. NIMSの製法
      3. 東北大の製法等
2. グラフェン電極使用したSUV実用化例
   1. 米国の実用化例 (Fisker Emotion社)
   2. 英国の実用化例 (ZaoGo社)
   3. スペイン (Earthdas) 社
3. グラフェンEDLCの位置づけ
   1. SUVの位置づけ
   2. 大型機器への展開例
   3. 将来展望
4. グラフェンのその他の用途
   • PGS:パナソニックGraphene Seet
• 質疑応答

第2部 グラフェン複合材料による高エネルギー密度ナノキャパシターの開発

(2021年2月26日 11:45〜13:00)

　CO2削減に効果的な電気自動車を普及させるには、蓄電デバイスの高性能化が必要である。都市型電気自動車には、ブレーキエネルギー回収率の高いキャパシターがバッテリーよりも適しているが、蓄電できるエネルギー密度が低いという欠点がある。 　本講演では、キャパシターの原理から分類・応用など基本知識を概論する同時に、キャパシターの大容量化の現状と将来展望に関して、グラフェン電極材料の作製及び開発した電解液イオンの吸着量が大きいグラフェンと導電性の大きいカーボンナノチューブを複合化させて高エネルギー密度キャパシターの事例を踏まえて、わかりやすく、かつ詳細に解説する。

1. スーパーキャパシターの構造と特徴
2. キャパシターの大容量化に向けた取り組み
   1. グラフェンの作製と特性評価
   2. グラフェン複合材料による高エネルギー密度ナノキャパシターの開発
      1. カーボンナノチューブとグラフェンの積層化による電極構造
      2. グラフェンの積層体のスペーサの高密度化と特性向上
   3. 開発成果:グラフェン複合材料スーパーキャパシターの作製・特性評価
• 質疑応答

第3部 酸化グラフェンの基本的な作製方法、特性およびその評価方法

(2021年2月26日 14:00〜15:15)

　酸化グラフェンの作製方法および評価方法、酸化グラフェンの化学的・物理的特性に寄与する酸素官能基の制御方法を紹介し、酸化グラフェンの酸素官能基とキャパシタ特性および電池特性の関係について解説する。

1. 酸化グラフェンの作製方法
   1. Hummers法
   2. Brodie法などのその他の手法
   3. 酸化グラフェンのサイズ制御
2. 酸化グラフェンの評価
   1. 構造評価
      • AFM
      • SEMなど
   2. 酸素官能基の組成評価
      • XPS
      • FT-IRなど
   3. 酸素官能基の様々な還元方法による組成制御
3. 酸化グラフェンの官能基の違いによる化学的・物理的特性
   1. プロトン伝導
   2. イオン移動
4. 酸化グラフェンのデバイスへの応用
   1. 電気化学二重層キャパシタ
   2. 電池
      • 燃料電池
      • 二次電池
   3. イオン分離膜
• 質疑応答

第4部 グラフェンの低温・高速・大面積・直接成膜と電池 (太陽電池、蓄電池、燃料電池) 材料としての応用、その可能性

(2021年2月26日 15:30〜16:45)

　マイクロ波励起表面波プラズマCVDにより、グラフェンの低温・高速・大面積・直接成膜に成功し、その技術を高効率太陽電池、全固体蓄電池、白金代替燃料電池用としての応用とその可能性を説明し、持続可能な社会の構築に必要なグリーンデバイスを論じる

1. グラフェンとその低温・高速・大面積直接成膜の必要性
   1. グラフェンとは
   2. ラフェンの物性
   3. グラフェンの応用
2. マイクロ波励起表面波プラズマCVD
   1. 低温成膜
   2. 高速成膜
   3. 大面積直接成膜
3. グラフェン活用電池への応用
   1. グラフェン/Siショトキ – 接合太陽電池
   2. グラフェン活用全固体電池
   3. 白金代替燃料電池
4. グラフェン活用グリーンデバイス
   1. 現状
   2. 課題
   3. 将来性
• 質疑応答