革新的なスーパーキャパシタがバッテリーのエネルギーに適合し、優れた電力を供給

モナッシュ大学、メルボルン、オーストラリア

エンジニアは、単一パッケージで高エネルギー密度と高電力密度の両方を提供するスーパーキャパシタを設計しました。 （画像：研究者ら）

Nature Communications に掲載された研究によると 、チームは、スーパーキャパシタが従来の鉛蓄電池と同じくらい多くのエネルギーを蓄えながら、従来の電池が管理できるよりもはるかに速く電力を供給できる新しい種類の炭素ベースの材料を明らかにしました。

スーパーキャパシタは、バッテリーのような化学反応ではなく、静電的に電荷を蓄積する新しいクラスのエネルギー蓄積デバイスです。これまでの大きな障壁は、エネルギーの貯蔵に不可欠な炭素材料の表面積のごく一部しか利用できないことでした。

モナシュ大学の機械航空宇宙工学部に拠点を置く ARC Research Hub for Advanced Manufacturing with 2D Materials (AM2D) の所長である Mainak Majumder 教授は、研究チームのメンバーでした。

「私たちのチームは、材料の熱処理方法を変えるだけで、より多くの表面積を解放する方法を示しました」とマジュムダー教授は語った。 「この発見により、多くのアプリケーションでバッテリーを交換するのに十分なエネルギーを蓄え、それをより迅速に供給できる高速充電スーパーキャパシタを構築できる可能性があります。」

その秘密は、天然グラファイトから合成されるマルチスケール還元酸化グラフェン (M-rGO) と呼ばれる、チームによって開発された新しい材料アーキテクチャにあります。

研究者らは、急速熱アニーリングプロセスを使用して、イオンが迅速かつ効率的に移動できる正確な経路を備えた、高度に湾曲したグラフェン構造を作成しました。その結果、高エネルギー密度と高出力密度の両方を提供する材料が生まれました。この組み合わせは、単一のデバイスで実現されることはほとんどありません。

ARC AM2Dハブの研究員であり、この研究の共著者でもあるPetar Jovanović氏は、モナシュスーパーキャパシタはパウチセルデバイスに組み立てられたとき、最大99.5Wh/L（イオン液体電解質中）の体積エネルギー密度を実現したと述べた。 69.2 kW/L もの高い出力密度。優れたサイクル安定性を備えた急速充電機能。

「これらの性能指標は、炭素ベースのスーパーキャパシタに関してこれまで報告された中で最高のものの一つであり、重要なことに、このプロセスは拡張可能であり、オーストラリアの原材料と互換性がある」とジョバノビッチ氏は述べた。

モナシュ大学のスピンアウト企業イオニック・インダストリーズの最高技術責任者（CTO）であり、研究論文の共著者でもあるフィリップ・アイチソン氏は、この技術は現在商業化されつつあると述べた。 「Ionic Industries は、このようなイノベーションを商業化するために設立され、現在、これらのグラフェン材料を商用量で生産しています」と Aitchison 氏は述べています。 「私たちはエネルギー貯蔵パートナーと協力して、高エネルギーと高速電力供給の両方が不可欠な市場主導のアプリケーションにこのブレークスルーをもたらします。」

詳細については、Petar Jovanovic までお問い合わせください。このメール アドレスはスパムボットから保護されています。表示するには JavaScript を有効にする必要があります。