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KAIST、急速充電の可能なリチウム-酸素電池を開発

約80%の電池効率性能実現に成功


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は化学科のピョン・ヘリョン教授研究チームとEEWS大学院のチョン・ユソン教授研究チームが急速充電が可能で約80%の電池効率性能をもつリチウム-酸素電池を開発したと3月29日に発表した。

これまでに開発されたリチウム-酸素電池は充電速度が高まると電池効率性能が急速に低下するのが短所だった。本研究では放電生成物であるリチウム過酸化物の形状と構造を調節して難題だった充電過電位を下げて電池効率性能を向上させられることを証明した。

リチウム-酸素電池はリチウム-イオン電池より3〜5倍高いエネルギー密度をもつ。長時間の使用が要求される電気自動車、ドローンなどの使用に適した次世代電池として注目されている。

だが、放電時に生成されるリチウム過酸化物が充電時に容易に分解されないので過電位が上昇して電池のサイクル性能が低いという問題点がある。リチウム過酸化物の低いイオン伝導性と電気伝導性が電気化学的分解を遅くさせるため。

リチウム過酸化物の伝導性を向上させてリチウム-酸素電池の性能を高めるために研究チームはメソ多孔性炭素物質であるCMK-3を電極に使用して一次元ナノ構造体をもつ非結晶質リチウム過酸化物を生成することに成功した。

電極に沿って生成される非表面積の大きい非結晶質のリチウム過酸化物は充電時に迅速に分解されて過電位の上昇を防ぎ充電速度を向上させる。これは既存の結晶性をもつバルク(bulk)リチウム過酸化物とは違い高い伝導性をもつため。

本研究の結果は触媒や添加剤を使用しなくてもリチウム過酸化物の大きさと構造を制御することでリチウム-酸素電池の根本的問題を解決する方法を提示した点に意味がある。

ピョン・ヘリョン教授は「リチウム過酸化物の形状、構造と大きさを制御して電気化学特性を変化させられることを証明した。リチウム-酸素電池だけでなく他の次世代電池の共通の難題を解決する手がかりをつかめた」と話している。

研究結果は『Nature Communications』電子版に3月14日付で掲載された。





[2018-04-02]

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