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KAIST、寿命が従来の5倍のバナジウムレドックスフロー電池を開発

酸化グラフェン骨格体分離膜を開発


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は生命化学工学科のチョン・ヒテ教授、キム・ヒタク教授共同研究チームが容量維持率を従来の15倍、寿命を5倍にそれぞれ向上させたバナジウムレドックスフロー電池を開発したと6月6日に発表した。

既存のバナジウムレドックスフロー電池は過フッ素系分離膜の活物質透過度が高く充放電効率と容量維持率が低かった。これを解決するために低い活物質透過度をもつ炭化水素系分離膜に関する研究が進められてきたが活物質であるバナジウム5がイオンにより劣化現象が発生し電池の寿命が急激に短くなる問題があった。

したがって活物質であるバナジウムイオンの大きさよりも小さく電荷運搬体である水素イオンより大きい気孔をもつ分離膜の開発が必要となっていた。研究チームは酸化グラフェン間の架橋反応によりバナジウムレドックスフロー電池に適した大きさの気孔をもつ酸化グラフェン骨格体分離膜を開発した。開発された酸化グラフェン骨格体は気孔の大きさによる分離性能がすぐれ、非常に高い水素イオン-バナジウムイオン選択性を示した。

研究チームの分離膜はバナジウムレドックスフロー電池の容量維持率を既存の過フッ素系分離膜の15倍、充放電サイクル寿命は既存の炭化水素系分離膜に比べて5倍以上向上させた。研究チームは酸化グラフェン骨格体による気孔の大きさの調節技術が多様な大きさのイオンを活用する二次電池、センサーなどに応用できるものと期待している。

研究に当ったキム・ヒタク教授は「レドックスフロー電池の分野の問題だった活物質の分離膜によるクロスオーバーとこれにともなう分離膜劣化の問題をナノ技術により解決できることを示した。バナジウムレドックスフロー電池だけでなく多様な大容量エネルギー貯蔵装置用二次電池に利用できると思う」話している。

研究結果は国際学術誌『Nano letters』電子版に5月3日付で掲載された。






[2018-06-08]

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