革命的フレキシブル超電容器、EV10分充電を実現
研究者たちが、高出力密度と高エネルギー密度の両方を実現するフレキシブル超電容器を開発しました。180度曲げても性能劣化なし。5,000サイクル後も容量の97.8%を維持。
超電容器の可能性と課題
超電容器はモバイル電源向け有望な電気化学エネルギー貯蔵デバイスです。充電池と電解コンデンサのギャップを埋めます。安全動作、高出力密度、長寿命サイクルを実現できますが、エネルギー密度が低いことで実用応用が制限されてきました。
今回、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン(UCL)と中国科学院の研究者たちが、急速充電し大量エネルギーを微小空間に長期間安全蓄積できるフレキシブル超電容器を設計。既存高出力コンデンサとは異なり、大容量エネルギーを微小空間に蓄積可能。初期開発段階ですが、スマホ、ウェアラブル技術、電気自動車(EV)等多数用途での携帯電源として大きな可能性示唆。既存電池技術と併用、または代替としてより多くの電力供給可能。
液体電解質不使用(爆発リスク最小化)、180度曲げても性能劣化なし。ウェアラブルデバイス・曲面スマホ統合に最適。
最適化された材料:グラフェン電極とナノポア
研究チームは、穴あき特殊グラフェン電極材料を用いた新設計を開発。孔径を調整して電荷効率的蓄積可能。複数構成でテストし、孔径が電解質内イオン直径と等しい時に最高性能発揮判明。
このチューニングで新超電容器は2特性獲得:
- 高出力密度:どれだけ速く充放電できるか
- 高エネルギー密度:どれだけ長く稼働できるか
対照的に既存超電容器はこれらどちらか片方のみ。
最大エネルギー密度は88.1 Wh/L(ワット時/リットル)達成。炭素ベース超電容器として最高記録。既存EV用鉛蓄電池50-90 Wh/L、急速充電市販技術典型5-8 Wh/L。新超電容器は鉛蓄電池並みエネルギー密度ながら、出力密度10,000 W/Lで鉛蓄電池の2桁(100倍)上回る。
6cm×6cm超電容器、180度曲げても性能劣化なし。5,000サイクル後97.8%容量維持。このコンパクトエネルギー貯蔵達成は、超電容器実用応用への大きな前進。急速充電、優れた柔軟性、耐久性で、微小電子機器とEVの携帯電源に最適。スマホ[0-100%]数分充電、EV10分充電想像可能。
現段階では商業化遠し。チームは設計・効率さらなる改良継続中。
産業技術
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