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韓国の伝統紙を利用した高出力スーパーキャパシタ素子を開発

高麗大チームがジョージア工科大学チームと共同で


韓国研究財団(チョ・ムジェ理事長)は高麗大学校のチョ・ジンハン教授研究チームと米国ジョージア工科大学のイ・スンウ教授研究チームが韓国の伝統紙を利用してスーパーキャパシタ素子を開発したと9月21日に発表した。

スーパーキャパシタとは既存のキャパシタ(蓄電装置)の電気貯蔵容量を向上させたエネルギー貯蔵素子。一般の二次電池より充電量は少ないが瞬間的に高出力を出すことが可能。

紙や布などの素材は表面積が広く軽いうえ柔軟で加工がしやすい。これを電気電子素子に利用すればフレキシブル、ウェアラブル素子を作ることができる。

これまで使用されていた炭素基盤の素材を導入する方法は電気伝導度とエネルギー密度が金属より低くエネルギー貯蔵素子のパワーとエネルギー密度を高めるのに限界があった。

研究チームは「単分子リガンド置換層状磁気組立法」を開発して布などの素材の表面にナノスケールの金属酸化物粒子を均一にコーティングし金属紙電極とこれをもとにした紙のスーパーキャパシタ素子を開発した。

製造された紙の電極は金属の電気伝導度とほぼ同じで紙の電極をもとに製造された紙のスーパーキャパシタ素子も高い蓄電容量と出力値を示した。

研究チームは本研究を通じて初めて単分子リガンド置換層状磁気組立法を利用して布素材のエネルギー素子を製造した。粒子間の距離を最小化し電極の内部抵抗を大幅に下げて高い出力と蓄電容量を実現した。

研究に当ったチョ・ジンハン教授は「無機ナノ粒子を布素材にコーティングして電気電子素子に適した電極を製造した初の事例。また全ての工程が溶液の中で進められるので多様な素材に応用できる。将来フレキシブル、ウェアラブル素子市場に新たなプラットフォームを提供できるものと期待される」と述べた。

研究結果は国際学術誌『Nature Communications』に9月14日付で掲載された。





[2017-09-28]

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