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KAIST、ナノスケールの超微細スズ硫化物電極素材を開発

低コスト高性能の次世代ナトリウム二次電池への利用に期待


韓国研究財団(チョ・ムジェ理事長)はKAISTのキム・ドギョン教授研究チームがナトリウム二次電池の負極素材に使用できるスズ硫化物のナノ複合体を開発したと12月26日に発表した。

最近リチウムを代替し得る新たなエネルギー貯蔵装置の必要性が高まりつつある。こうした状況で低廉な費用で原料を得られるナトリウム二次電池に対する関心が高まっている。

ナトリウム二次電池はナトリウムイオンを使用し電気化学的酸化還元反応で充放電の反復が可能な二次電池。豊富な原料、低い生産単価、安定性などの長所をもち次世代二次電池として注目されている。しかし黒鉛や高容量シリコン、遷移金属酸化物などリチウム二次電池の負極素材をナトリウム二次電池に用いると充放電時の速度低下や膨張などの問題が発生する。

研究チームは環境親和的かつ低コストの水熱合成法を利用してスズ硫化物とグラフェン化合物を合成した。そして炭素化熱処理により2nm(ナノメートル)の大きさのスズ硫化物ナノ複合体を開発した。研究チームが開発したスズ硫化物ナノ複合体は超微細ナノ粒子と炭素で熱処理されたグラフェン酸化物の複合効果により電極の高い初期容量(1230mAh/g)と優れた速度性能を示した。充放電時の膨張による寿命短縮を効果的に防ぐことが可能。

スズ硫化物ナノ複合体をナトリウム二次電池に挿入して駆動したところ、既存のスズ硫化物電極の理論容量に準ずる高い放電容量を記録し、高速充放電時にも高い容量を維持する優れたレート特性を示した。研究に当ったキム・ドギョン教授は「研究結果は安定性、大型電池製造の困難さなど従来のナトリウム二次電池負極素材の問題点を克服し、ナトリウム二次電池負極素材の開発に役立つだろう」と話している。

研究成果は材料科学分野の国際学術誌『Small』に11月24日付で掲載された。





[2017-12-28]

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