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リチウムイオン電池の性能は均一な孔の分布が左右

西江大研究チーム、数学的シミュレーションにより立証


韓国の研究チームがリチウムイオン電池の使用時間と貯蔵容量を大幅に伸ばす方法を開発した。

韓国研究財団(チョ・ムジェ理事長)は西江大学校のキム・ドンチョル教授研究チームが電池の正極を構成する金属材料で小さな孔(空隙)をもつ多孔性構造を設計する際に、空隙の分布がリチウムイオン電池の性能に大きな影響を与えることを確認したと4月3日に発表した。

リチウムイオン電池は充電して再使用が可能な二次電池の一つ。軽くてエネルギー貯蔵能力にすぐれていることから電気自動車や医療装置、スマートフォンの次世代エネルギー源として注目されている。しかし高出力の電池使用条件では急激に性能が落ちるという短所をもつ。

研究チームはコンピュータシミュレーションを通じて多孔性構造で正極材(電池の正極を構成する金属材料)を設計する際にリチウムイオン電池の比容量(単位重量当たりの電池容量(mAh/g))が大幅に向上することを発見した。また高出力の使用条件における比容量の損失は多孔性構造の正極材の場合既存の単純な孔の正極材を使用した場合に比べて最大で98%減少するすることが分かった。

また多孔性構造の設計時に空隙が均一に分布していないと電池の性能向上に悪影響を及ぼすことをつきとめた。空隙が特定の部分に集まっている不均一な分布を示す正極材は空隙率を20%から40%に増加させても比容量はむしろ20%減少することが確認できた。

研究に当たったキム・ドンチョル教授は「理論研究にもとづくコンピュータシミュレーションがなされたことで、これまで多くの費用と時間が要求されていた実験中心の研究の困難さが解決された。簡単かつ迅速なリチウムイオン電池の性能分析が可能になる」と話している。

研究成果は『Scientific Report』に2月13日付で掲載された。






[2017-04-04]

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