独断偏見妄言録 China's Threat

中国は人類の命運を左右する21世紀最大の不安定要因



スーパーキャパシタの驚くべき技術革新

2017年08月05日 18時20分09秒 | 科学技術
スーパーキャパシタは電気二重層コンデンサとも呼ばれ、物理現象を利用して電気を蓄える蓄電デバイスである。化学反応を利用したバッテリー(蓄電池)とは原理的に異なる。
スーパーキャパシタは短時間に充放電が行える点で蓄電池より優れているが、これまでの技術では蓄電池と比較して蓄電容量がはるかに少ないという欠点があった。

スーパーキャパシタは純粋水爆の電源として使えるとの考えから、拙ブログにおいて技術情報を少しばかり収集したことがある。
純粋水爆は実現可能か? (2013年11月29日)
http://blog.goo.ne.jp/stopchina/e/cfadefa17a3b3d6d293b391283bd4771

最近、スーパーキャパシタの技術に革命的とも言える進展があったことを知った。スーパーキャパシタは電気自動車 EV の電源として有望であり、世界的な新型電池の開発競争における有力な蓄電デバイスの一つとして注目される。

なお、トヨタ自動車が充電時間を大幅に短縮できる全個体電池の開発に成功したとの報道があった。これは、リチュウムイオン電池の電解質を通常の有機溶媒から導電性セラミックスに置き換えたものであり、以下に紹介するスーパーキャパシタとは原理的に全く異なるものである。
今後、EV が急速に普及すると見られているようだが、EV には重大な問題がある。現在主流のリチュウムイオン電池に使用されるリチュウムは産出量が限られているため、EV の普及が進めば価格が高騰する可能性が高い。


Supercapacitors game changing improvement on energy density compared to batteries
バッテリーと比較して、スーパーキャパシターのエネルギー密度が革命的な進歩をとげた

August 4, 2017
https://www.nextbigfuture.com/2017/08/supercapacitors-game-changing-improvement-on-energy-density-compared-to-batteries.html

これまでのスーパーキャパシタは、蓄電池と比較して、充電時間がはるかに短時間だったが、エネルギー密度(蓄電容量)が10分の1程度にすぎなかった(蓄電池の 100Wh/kg に対して、スーパーキャパシタは 10Wh/kg )。
しかし、最近、ウクライナの企業により40Wh/kg のスーパーキャパシタが商業化され、韓国の大学での研究段階で 72Wh/kg を達成したという報告がある。

サリー大学(イギリス)の最近の報告によると、蓄電容量が通常の 1,000~10,000 倍のスーパーキャパシタの開発に成功した。これにより、電気自動車で1充電当たり6~8時間の走行が可能になり、充電所要時間はガソリン車とほぼ同等である。
使用されたのはソフト・コンタクトレンズに用いられる高分子化合物であり、3次元架橋構造を有する。研究グループは商業化のためのパートナーを探している。


Are Ultracapacity Polymeric Supercapacitors viable alternatives to Batteries?
大容量の高分子スーパーキャパシタは蓄電池に取って代わることができるか?

June 19th, 2017
https://chemical-materials.elsevier.com/new-materials-applications/ultracapacity-polymeric-supercapacitors-viable-alternatives-batteries/
サリー大学などの研究グループが架橋ゲル高分子電解質を用いたスーパーキャパシタを開発した。
用いられた物質は導電性の親水性高分子であり、3次元的な網目構造を有する。
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) は2種類のアイオノマーの混合物である。
そのうちの1種 sodium polystyrene sulfonate はスルホン化ポリスチレンであり、負電荷を有する。
別の成分 Polyethylenedioxythiophene(PEDOT) は共役二重結合高分子ポリチオフェン誘導体であり、正電荷を有する。

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)


別の、もっと高機能の高分子として、 PEDOT:PSS の代わりに、イミダゾールが用いられる。イミダゾールは分子式 C3N2H4 の有機化合物である。

新規ポリマーの商業化のために SuperCapacitor Materials が設立された。同社は既存の電極と上記の新規電解質の組み合わせにより、従来のバッテリーと同等か、それ以上の蓄電容量のスーパーキャパシタを構成できると考えている。商業化のためのパートナーを探している。
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