エネルギーを蓄える新素材、電子機器にも利用可能か(New Energy-storing Material Could Also Be Used To Build Electronic Gadgets)

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2023-10-05 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

◆カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアたちは、構造用スーパーキャパシターを開発しました。これは、電子機器や車両にエネルギーを供給すると同時に機械的な強度を提供するデバイスで、新しいエネルギー貯蔵ソリューションを提供します。
◆このデバイスは、カーボンファイバーの電極と導電性ポリマーと還元グラフェン酸化物から成るコーティングを使用しており、効率的なイオンフローとエネルギー貯蔵能力を向上させています。将来の研究では、エネルギーデンシティの向上を目指し、バッテリーパックと競合する性能を目指す予定です。

<関連情報>

多機能効率を高めるために界面を強化した構造的擬似コンデンサ。 Structural pseudocapacitors with reinforced interfaces to increase multifunctional efficiency

Lulu Yao ,Kai Zheng ,Nandu Koripally ,Naresh Eedugurala ,Jason D. Azoulay ,Xinyu Zhang ,and Tse Nga Ng
Science Advances  Published:23 Jun 2023
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adh0069

エネルギーを蓄える新素材、電子機器にも利用可能か(New Energy-storing Material Could Also Be Used To Build Electronic Gadgets)

Abstract

Structural supercapacitors hold promise to expand the energy capacity of a system by integrating load-bearing and energy-storage functions in a multifunctional structure, resulting in weight savings and safety improvements. Here, we develop strategies based on interfacial engineering to advance multifunctional efficiency. The structural electrodes were reinforced by coating carbon-fiber weaves with a uniquely stable conjugated redox polymer and reduced graphene oxide that raised pseudocapacitive capacitance and tensile strength. The solid polymer electrolyte was tuned to a gradient configuration, where it facilitated high ionic conductivity at the electrode-electrolyte interfaces and transitioned to a composition with high mechanical strength in the bulk for load support. The gradient design enabled the multilayer structural supercapacitors to reach state-of-the-art performance matching the level of monofunctional supercapacitors. In situ electrochemical-mechanical measurements established the device durability under mechanical loads. The structural supercapacitor was made into the hull of a model boat to demonstrate its multifunctionality.

0402電気応用
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