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KAIST、数十秒以内に充電可能な水基盤の貯蔵素子を開発

従来の100倍以上の最大出力密度···20〜30秒以内に充電が可能


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)はEEWS大学院のカン・ジョング教授研究チームが数十秒以内の急速充電が可能な水基盤の融合エネルギー貯蔵素子を開発したと2月20日に発表した。

研究チームが開発したのはグラフェン基盤の高分子負極とナノ金属酸化物の正極の開発により高いエネルギー密度をもち急速充電が可能な融合エネルギー貯蔵素子で、今後携帯用の電子機器に利用できるものと期待される。

既存の水基盤のエネルギー貯蔵装置は低い駆動電圧と負極材料の不足によりエネルギー密度が低く急速充電には限界があった。

エネルギー貯蔵装置は二つの電極によってエネルギー貯蔵容量が決まり正極と負極のバランスが取れていないと安定しない。一般的に二つの電極は電気的特性に差異を示し、イオン貯蔵の過程が異なるため不均衡によって容量と安定性が低い。

研究チームは電極の表面で高速でエネルギー交換が行われるようにし、エネルギー損失を最小化することで高性能のエネルギー貯蔵装置を製造することに成功した。

研究チームの開発した負極素材は伝導性高分子物質でバッテリー、スーパーキャパシタ電極材料として活用が可能。グラフェンの表面と層の間で網の形の最適化された外形で既存の負極素材に比べて高いエネルギー貯蔵容量をもつ。

正極素材はナノスケール以下の金属酸化物がグラフェンの表面に分散された外形をなし原子とイオンが一対一で貯蔵される形式。二つの電極を基盤にした研究チームのエネルギー貯蔵素子は高容量とともに高いエネルギーと出力密度を示し負極と正極の物理的均衡により非常に安定的な充放電が可能。

研究チームが開発した水基盤の融合エネルギー貯蔵素子は既存の水基盤のバッテリーに比べて100倍以上の高い最大出力密度を示し急速充電が可能。また10万回以上の充放電にも容量が100%維持される安定性をもつ。

研究チームのエネルギー貯蔵素子はUSB充電器や小型太陽電池などの低電力充電システムでも20〜30秒以内に充電が可能。研究チームのカン・ジョング教授は「環境親和的な本技術は製造が簡単で活用性が優れている。特に既存の技術以上の高容量、高安定性は水基盤のエネルギー貯蔵装置の商用化に寄与するだろう。低電力充電システムにより急速充電が可能なため携帯が可能な電子器機に利用できる」と話している。

研究結果はエネルギー材料分野の国際学術誌『Advanced Energy Materials』に1月15日付で掲載された。






[2018-02-23]

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