リサイクルが簡単な電極材料を開発 資源の制約を乗り越えた電池の開発に期待

リサイクルが簡単な電極材料を開発資源の制約を乗り越えた電池の開発に期待

2025年8月26日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　准教授　冈弘树

【発表のポイント】

亲水性ポリアミンに、电荷贮蔵を担うp-ジヒドロキシベンゼン^（注¹^）を导入することで、电解质が水溶液である水系电池^（注²^）の电极材料への展开を可能にしました。　
本开発の高分子は、水系电池の材料として高い性能を示し、100℃以下の温和な条件で原料に分解できることを実証しました。
本手法によって、リサイクルが简単な水系电池の开発ができるようになり、脱炭素社会の実现に大きく贡献できます。

【概要】

可逆的に电荷贮蔵（酸化还元、レドックス）できる有机レドックス高分子^（注³^）は、电池の电极材料として注目されています。特に最近では、安全で环境に优しい水系电池への応用に向けた研究が进められています。しかし、同高分子の多くは疎水性であり、水系电池へと応用するには、亲水性を付与する必要があるほか、それらの分解は他の高分子材料と同様に简単ではありませんでした。

東北大学多元物質科学研究所の岡弘樹准教授と大窪航平助教、同大学大学院工学研究科の北嶋奨羽大学院生、日東紡績株式会社の五十嵐和彦上席技術統括SVらの共同研究チームは、水に溶かすとプラス電荷を帯びることで高い親水性を示すポリアミンに、簡便な縮合反応^（注⁴^）を用いて、高い电荷贮蔵能を持つp-ジヒドロキシベンゼンを導入しました。これにより、高い親水性を維持したまま、水系電池の電極材料として常温（25℃）で活用できる有機レドックス高分子を開発しました。また、同高分子が、100℃以下の温和な条件で原料に分解できることを実証しました。今回の研究により、リサイクルが簡単な水系電池の開発ができるようになり、脱炭素社会の実現に大きく貢献できます。

本成果は、2025年8月26日付けで高分子科学の専門誌Polymer Journalにオンライン掲載され、特集号「Rising Stars－2025－」に選出されました。

図1. リサイクル可能な水系電池の概要図

【用语解説】

注1. ジヒドロキシベンゼン：高い電荷貯蔵能を有する化合物。

注2. 水系電池：構成材料として水を使用した電池。

注3. レドックス高分子：電荷を貯蔵?放出できる高分子。

注4. 縮合反応：官能基をもつ化合物から低分子がとれて新しい結合が生成する反応。

【论文情报】

タイトル：Hydroquinone-Substituted Polyallylamine: Redox Capability for Aqueous Polymer-Air Secondary Batteries and Recyclability
着者：冈弘树*、北嶋奨羽、大洼航平、丸冈清隆、髙桥勇太、照内洋子、竹内実、五十嵐和彦、笠井均
*责任着者：东北大学多元物质科学研究所　准教授　冈弘树
掲載誌：Polymer Journal
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