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ガラス繊維を利用した環境親和的かつ低コストのリチウム硫黄電池を開発

KAIST研究チーム、電気自動車などへの利用に期待


KAISTのキム・ドギョン教授研究チームが安価で環境親和的な素材であるガラス繊維膜をリチウム硫黄電池に利用して高効率の電極素材を開発した。

リチウム硫黄電池は携帯機器に使われる既存のリチウムイオン電池よりも容量とエネルギー密度が優れており次世代の大容量エネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている。

しかし電気伝導度が低くリチウムと硫黄が反応する際に生じる物質により電池の寿命が短くなるなどの問題があり実用化には限界があった。こうした問題を改善するには高価な炭素材料を多量に添加したり毒性および発癌性のある溶媒を使用するしかなかった。

研究チームは安価で無害なガラス繊維をたがいに絡まり合わせることで柔軟かつ丈夫な多孔性骨格を製造し、これをリチウム硫黄電池に利用した。

開発された電極は曲げても機械的に損傷を受けず、電池の円滑な駆動を助けるためのバインダーおよび金属集電体などの付属物が添加されていないので質量あたりのエネルギー密度が高い。

またガラス繊維膜の内部に添加された炭素ナノチューブと二酸化マンガンにより電気伝導度も高まり電池の性能が下がることを防げると研究チームでは説明している。

ガラス繊維が含まれたリチウム硫黄電池のエネルギー密度は1g当たり1210mAhで、リチウムイオン電池の6倍以上高い。100回の充放電を経ても970mAhの密度が維持され、安定した寿命を示した。

研究に当たったキム・ドギョン教授は「費用と有害性の側面で優れ効率の高い新たな電極製造方式を開発できた。リチウム硫黄電池の商用化と大量生産が可能になるだろう。電気自動車などへのリチウム硫黄電池の利用も期待される」と話している。

研究成果は『Advanced Sustainable Systems』に8月27日付で掲載された。






[2017-09-04]

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