1: 2015/09/03(木) 12:30:00.24 ID:???.net
共同発表:大容量の蓄電が可能な「リチウム空気電池」用電極材料の開発~ナノ多孔質グラフェンとルテニウム系触媒が鍵~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150902-2/index.html

画像
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150902-2/icons/zu1.jpg
図1 リチウム空気電池とその予想されている反応メカニズム
(a) リチウム空気電池の動作原理。
(b) コイン型電池を用いた実物大のリチウム空気電池の写真。
(c) ナノ多孔質グラフェン電極上の化学反応の様子と表面で行われているとされる化学反応式。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150902-2/icons/zu2.jpg
図2 RuO2ナノ粒子を挟んだナノ多孔質グラフェン電極
(a) RuO2ナノ粒子をグラフェンで挟んだナノ多孔質グラフェンを電極として用いた50サイクル充電前の走査型電子顕微鏡(SEM)像。円盤状の過酸化リチウムが生成していることが確認できた。
(b) RuO2ナノ粒子をグラフェンで挟んだナノ多孔質グラフェンを電極として用いた50サイクル充電後の走査型電子顕微鏡(SEM)像。
(c) 充電試験後のナノ多孔質グラフェン電極の透過型電子顕微鏡(TEM)像。100-300nmの孔サイズを持つ。2-3層のグラフェンに覆われた5nmのRuO2ナノ粒子が壊れずに存在している
ことが確認できた。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150902-2/icons/zu3.gif

図3 RuO2ナノ粒子をグラフェンで挟んだ窒素ドープナノ多孔質グラフェン電極を用いたリチウム空気電池の充放電特性の試験結果
実験条件:1.0M(モル濃度)LiTFSI/TEGDME(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド/トリエチレングリコールジメチルエーテル)、電流密度400mA/g、電気容量2000mAh/g。


ポイント
リチウムイオン電池の6倍以上の電気容量を持ち、100回以上繰返し使用が可能な「リチウム空気電池」の開発に成功した。
高性能な多孔質グラフェンと触媒により長寿命と大容量を実現。
1回の充電で500km以上の走行が可能な電気自動車の実現を視野に。


JST 戦略的創造研究推進事業の一環として、東北大学 原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)の陳 明偉 教授らは、3次元構造を持つナノ多孔質グラフェン注1)による高性能なリチウム空気電池注2)を開発しました。

現在の電気自動車に使われているリチウムイオン電池の電気容量では、200km程度しか走行できず、走行距離を飛躍的に伸ばすために新しいタイプの大容量の蓄電池の開発が望まれています。

近年、注目されている新しい二次電池の中に「リチウム空気電池」があります。この電池はリチウムイオン電池とは異なり、正極にコバルト系やマンガン系の化合物を用いることなく、リチウム金属、電解液と空気だけで作動し、リチウムイオン電池の5~8倍の容量を実現できるとされています。

陳教授らはこのリチウム空気電池の正極に新たに開発した多孔質グラフェンを使用し、電極の単位重量あたり2000mAhの大きな電気エネルギーを持ち、かつ100回以上の繰返し充放電が可能なリチウム空気電池の開発に成功しました。正極に使用した多孔質グラフェンは、グラフェンの持つ電気伝導性に加えて、大きな空隙を持つことから、大容量の電極材料となりうることに着目したものです。現時点では、少量の貴金属を触媒に使用し、また、充電時の過電圧が大きいなどの課題は残りますが、実験結果を電気自動車の走行距離に換算すると充電1回あたりで500~600kmの走行に相当する結果が得られました。今後、さらなる改善を行うことで実用的な電気容量と寿命への到達が期待されます。本研究成果は、2015年9月1日(ドイツ時間)に「Advanced Materials」でオンライン公開されました。

続きはソースで

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引用元: 【触媒化学】大容量の蓄電が可能な「リチウム空気電池」用電極材料の開発 ナノ多孔質グラフェンとルテニウム系触媒が鍵 東北大

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2: 2015/09/03(木) 12:32:54.07 ID:pLkRm9mc.net
3行でたのむ

5: 2015/09/03(木) 12:36:40.08 ID:kmmN2wnR.net
>>2
「ポイント」以下の三行見れば、なんとなく分かるで。

3: 2015/09/03(木) 12:35:47.00 ID:xwVWn8Mw.net
2行で

14: 2015/09/03(木) 13:44:26.97 ID:wWENCQa7.net
>>3
ガソリンは燃焼に外部資源たる空気を利用している
同様に外部資源の空気を利用することで燃費を稼げるリチウム電池を試作した

10: 2015/09/03(木) 12:54:54.94 ID:NRJSK5xj.net
トヨタの水素覇権にどうしても対抗する必要があり
ヨーロッパは結構な投資をしている
フォルクスワーゲンやアウディやベンツが必死なんだ
フォルクスワーゲンとアウディは長距離電気自動車の発売
ベンツはディーゼルとのハイブリッドの発売
アメリカの大学でもサムスンとの共同開発で
量産できたらいいねレベルの発表してたから
熾烈な開発合戦やってる真っ只中

15: 2015/09/03(木) 14:23:51.89 ID:qw1jbomD.net
>>10
欧州て前は燃料電池推してたと思ったけど、今は電気なんだな

25: 2015/09/05(土) 17:07:31.23 ID:1vQnPC4y.net
>>10
燃料電池長所
 ・走行時の廃棄物は水だけ
 ・燃料電池自身からは騒音が出ない
 ・電気自動車より1チャージあたりの走行距離が長い

燃料電池短所
 ・トヨタ、ホンダ共に350~700気圧の高圧状態で格納するので、事故の際の安全性に問題がある
 ・現在でも燃料単価が効果である
 ・水素製造・圧縮過程で電力を使用するので、電気自動車充電より効率が落ちる
 ・燃料電池の重量が比較的重い

電気自動車長所
 ・走行時に廃棄物が出ない
 ・当然バッテリーからは騒音が出ない
 ・インホイールモーターの使用により、自動車設計の自由度が高い
 ・一般に供する電力を直接(充電装置越しだが)充電するので効率が良い
 ・エネルギー単価が安価である

電気自動車の短所
 ・電池が重い
 ・1チャージあたりの走行距離が短い
 ・充電時間が比較的長い

長所短所を思いつくまま書いてみたが、短所の克服において電気自動車に分があるような気がする。
トヨタの燃料電池車が、テレビ事業でプラズマに手を出したパナソの二の舞いにならなければよいが。

27: 2015/09/05(土) 17:22:44.30 ID:jvnl4n0l.net
>>25
水素製造・圧縮過程で必要な電力量は
削減の余地があるだろ
そこに理論上下限はなく
燃料から取り出せる電力を下回ることも可能
そうなれば効率は必ず電気自動車を上回ることになる

28: 2015/09/05(土) 18:04:18.56 ID:NuVFncvG.net
>>27
> そこに理論上下限はなく
> 燃料から取り出せる電力を下回ることも可能
AFO?

31: 2015/09/06(日) 06:50:57.86 ID:0jSNBRSW.net
>>27
ウィキにこんな記述を見つけた。

> 水素を標準状態の理想気体とみなし、かつ圧縮に伴う熱エネルギーはすべて回収でき温度変化はないものと考えても、
> 1気圧から700気圧への圧縮には1モルあたり約15kJが必要であるから、たとえばトヨタ・MIRAIの燃料タンク122.4リットル
> (合計容量)ぶんの水素を圧縮するのに要するエネルギーは16kWhにもなる。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%83%E6%99%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E8%AA%E5%8B%E8%BB%8A#.E3.82.A8.E3.83.8D.E3.83.AB.E3.82.AE.E3.83.BC.E5.8A.B9.E7.8E.87

少なくとも論理的な下限は解っているようだな。

32: 2015/09/06(日) 08:11:00.38 ID:jsyTEzfL.net
>>31
「一旦標準状態を経る」というのが
理論上必須の前提とは思われないんだがどうかね
個体や液体からの製造であれば
製造から収蔵までを密閉状態のまま行えば
「圧縮」という過程は不要にできる可能性もあると思うわけだが

13: 2015/09/03(木) 13:40:37.28 ID:5jHRLN6r.net
電気容量2000mAh/g
→7.2MJ/kg?
ガソリンの16%? うんなわけねーよな

20: 2015/09/03(木) 19:15:31.61 ID:Gh7/eOE2.net
>>13
電極のみの質量で割ってるからね。
セルにしたら全然よ

17: 2015/09/03(木) 17:05:41.83 ID:HRvOswHQ.net
>100回以上繰返し使用が可能な
100回ぽっちじゃなあ・・・

24: 2015/09/04(金) 19:08:05.80 ID:WkU7AUxk.net
>>17
そうなんだよ、これがな
心ときめかない要因なんだよな

19: 2015/09/03(木) 18:00:28.46 ID:F3Zd2xqs.net
充電は3千回くらい目指してもらえないだろうか

35: 2015/09/06(日) 09:47:40.74 ID:dWeY7AkW.net
この手の発明はもう飽きた
実用化されないものばかり

38: 2015/09/06(日) 11:06:14.60 ID:vHsmFkeF.net
100回以上繰返し使用が可能って言うけど、
こういうものって100回の半分も利用する前に大幅に劣化するよね

39: 2015/09/06(日) 11:25:24.65 ID:nh811s6S.net
さすが空気電池様様の正極だが、相変わらずの電圧をどうにかしろよ

41: 2015/09/06(日) 12:54:20.42 ID:PhgbsXjE.net
最終的にはどっちが効率が良いか言うより国民を洗脳できた方が主流になるんだろうな
取りあえずecoと表示しておけば何も考えず「何だか環境によさそう」って買うのが主流

21: 2015/09/03(木) 19:44:15.77 ID:xnRNNedA.net
値段が高そうだなというのはわかった