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  導電性高分子は電気を流すか?

立花和宏
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この 講義 電池研究で無視され続けてきた接触抵抗や導電性高分子間の電子伝導をどう考えるか の単元です。 この講義(導電性高分子は電気を流すか?)の親単元は (null) です。

初版

先のアルミニウム集電体に導電性高分子塗布したら,電池内部抵抗小さくなるだろうか.そうではない.空間電荷層が形成されて,電気抵抗大きくなるのである.,それは蓄電デバイス使えないのだろうか.それもまた違う.むしろその電気抵抗の大きさ利用してコンデンサに使えるのである.

アルミニウムの表面に存在する酸化アルミニウム誘電体とし,カソード材料して導電性高分子PEDOT/PSS使ったのが導電性高分子固体アルミ電解コンデンサある.カソード材料が従来の電解液ではないため,使用温度範囲が広いなどに加えて,高周波領域での等価直列抵抗ESR小さく熱損失が少ないという特性持つ.

そういうことなら導電性高分子は,さぞ電気が流れるであろうと思いきや,導電性高分子分散液そのまま乾燥してフィルム,テスターで電気抵抗測ると数MΩの値示す.導電性高分子は直流流さないのである.

実際にコンデンサとして使われる交流での挙動はどうであろうか.100 Hzぐらいの周波数での交流インピーダンスは直流での測定より小さくなる.100 kHzの交流インピーダンスになると交流インピーダンス,さらに小さくなる.そこにはかなりの容量成分が含まれる.高周波領域では等価直列抵抗ESR小さくなるが,結局のところ導電性高分子は導電性とは言いがたい.

般に導電性高分子には導電性向上させる添加剤が含まれる.添加剤は共有結合化合物であり,それ自身の電子伝導は見込めない.フィルムした導電性高分子材料に添加剤浸透させて,テスター電気抵抗測ると数MΩから数kΩにまで低下する. 添加剤の浸透による電気抵抗の低下は高周波領域でより顕著になる.高分子材料も有機分子材料も共有結合化合物で教科書的には電気流さない.そのふたつが作用しあうと電気流すとはいかなることか.

Fig. 7に導電性高分子に添加剤滴下した直後のインピーダンスの時間変化示す. マーカーの違いは同条件で作成した異なるセル示す. 導電性高分子添加剤滴下する前はおよそ2000 Ωのインピーダンス示したが,添加剤滴下した瞬間にインピーダンス劇的に指数関数的に減少した.120秒後のインピーダンスは導電性高分子の種類によらず,20 Ωであった.

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参考文献書籍論文URL

課題



<li> <article> . <q><cite> 導電性高分子は電気を流すか? </q></cite>. 山形大学,  <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID=11326'> 電池研究で無視され続けてきた接触抵抗や導電性高分子間の電子伝導をどう考えるか <a/a> 講義ノート, 2018. <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4834'> https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=4834 </a> ,  (参照 <time datetime="2018-10-21">2018-10-21</time>). </article> </li>

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