電池に挑むスーパーキャパシタ (Supercapacitors challenge batteries)

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2021/1/4 ドイツ連邦共和国・ミュンヘン工科大学(TUM)

・ TUM が、現行の蓄電池に匹敵する性能を提供する、グラフェンと金属有機構造体(MOF)から構成されるハイブリッド材料をベースとした高効率の非対称性スーパーキャパシタ(ASC))を開発。
・ 蓄電池に比べて大量のエネルギーを急速に充放電できるスーパーキャパシタは、ラップトップ、カメラや自動車の代替電源として使用されるケースが増えているが、エネルギー密度の低さ(リチウムイオン電池の 1/10)が主要な課題となっている。
・ 新ハイブリッド材料による正極とチタンとカーボンによる負極を組み合わせた新 ASC では、ニッケル水素電池に匹敵する最大 73Wh/kg のエネルギー密度に加え、スーパーキャパシタの中でも卓越した16kW/kg の出力密度を達成。
・ 自然界の進化の課程で形成される、様々な材料が組み合って硬度や弾性等の機械的特性が最適化された極めて複合的な材料に着想し、標準的な材料における性能の限界を克服する方策としてハイブリッド材料を活用した。
・ 微細孔を持つ MOF とグラフェンによる同ハイブリッド材料が提供する、最大 900 ㎡/g の大比表面積、孔サイズの自在な調整と高電導性が同 ASC の特徴。また、タンパク質のアミノ酸のような、グラフェンと MOF 間の強力な化学結合により、長期的な化学安定性を獲得した。
・ 充放電サイクルの向上には、結合の安定性が不可欠となる。標準的なリチウムイオン電池のサイクル寿命は約 5,000 サイクルのところ、新 ASC では 10,000 サイクル後も 90%の容量を保持する。
URL: https://www.tum.de/nc/en/about-tum/news/press-releases/details/36404/

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