Waseda Research Institute for Science and Engineering早稲田大学 理工学術院総合研究所

プロジェクト研究

長尺カーボンナノチューブの合成とリチウム-硫黄電池への応用

Synthesis of Long Carbon Nanotubes and Their Application to Lithium-Sulfur Battery
  • 研究番号:20C11
  • 研究分野:science
  • 研究種別:奨励研究
  • 研究期間:2020年04月〜2021年03月

代表研究者

李 墨宸 理工総研が募集する次席研究員
LI Mochen Researcher

理工学術院総合研究所 野田 優研究室
Waseda Research Institute for Science and Engineering

研究概要

Carbon nanotube (CNT) is an important allotrope of low-dimensional carbon materials. CNTs exhibit a series of intriguing structure-dependent features tharender them great promise for electronic devices. Through decades of research, mass production of CNTs has been considered as one of the main obstacles for their industrial applications. Among diverse approaches targeting their mass production, chemical vaper deposition (CVD) has been regarded as the most promising techniques for their production in commercial scale. In the past, our group have developed a fluidized-bed CVD (FBCVD) for the catalyst deposition on ceramic beads and established a semi-continuous production of sub-millimeter-long few-wall CNTs (FWCNTs)Although catalyst deposition using metalorganic vapors enabled quick and in-situ deposition of catalyst on the ceramic beads by FBCVD method, metalorganic precursors are not cheap. To further decrease the production cost of CNTs, the research of developing facile catalyst preparation/deposition method or using low cost catalyst precursor is important. 

Additionally, CNTs have been studied extensively as the current collector of lithium-ion batteries (LIBs) due to their ability to form self-organized high conductive films and light weight. Among diverse LIBs using different active materials, lithium-sulfur (Li-S) batteries are regarded as a promising candidate for next-generation energy-storage systems due to their high energy densities, low cost and natural abundance of sulfurHowever, the practical applications of Li-S batteries are impeded by the low conductivity of sulfur, shuttling effect of soluble polysulfide intermediates and large volume changes. Therefore, the fabrication of three-dimensional CNT current collectors and hybridized sulfur and CNT composite electrode would be a promising solution method 

In this research, the purpose is to (A) optimize the synthesis condition of SWCNTs using unsaturated hydrocarbon as carbon source in FBCVD reactor, (B) develop facile and stable metalorganic catalyst precursor supply method and synthesize FWCNTs both in FBCVD reactorand (C) fabricate hybridized sulfur and CNT (S-CNT) composite cathodes possessing high sulfur content ( >70 wt%) using the as-produced CNTs. 

 

年次報告

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