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エネルギー

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1: 2018/11/25(日) 13:33:55.96 ID:CAP_USER
産業技術総合研究所(産総研) は、導電性基板上に蒸着でナノメートルスケールの一酸化ケイ素(SiO)薄膜を形成し、その上に導電助剤を積層させた構造のリチウムイオン2次電池用電極(負極)を開発したと発表した。

同成果は、産総研 先進コーティング技術研究センター エネルギー応用材料研究チームの間宮幹人主任研究員、秋本順二研究チーム長らによるもの。詳細は11月27日~29日にかけて大阪市で開催される「第59回電池討論会」で発表される予定だという。

この積層構造を有する電極の充放電特性は、容量が現在主流である黒鉛負極(372mAh/g)の約5倍に相当し、一酸化ケイ素の理論容量2007mAh/gとほぼ一致したとする。また、開発した電極は充放電を200サイクル以上繰り返しても容量は維持され、高容量で長寿命な特性を持つことが明らかとなった。今回開発した電極により、負極のエネルギー密度が向上し、リチウムイオン2次電池の高容量化や小型化が促進されると期待される。

■従来型電極と今回開発した電極の構造の模式図 (出所:産総研Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/images/001.jpg

スマートフォンや電気自動車などリチウムイオン2次電池の市場は急速に拡大しており、市場調査会社の予測によると2021年には2015年の約2倍の4兆円規模に成長するとされている。市場拡大に伴い電池の高性能化や安全性の向上に向けた開発が盛んに行われている。

負極としては従来の黒鉛より数倍から十数倍の理論容量を持ち供給の安定性に優れたケイ素系負極が次世代負極の最有力とされている。中でも一酸化ケイ素は、汎用の黒鉛負極(372mAh/g)に比べて、理論容量が2007mAh/gにも達するため期待されている。現行の塗工法で作製した一酸化ケイ素電極でも、1200mAh/g程度の容量を示すが、容量のサイクル劣化の問題が残り、一酸化ケイ素単体では実用化されていない。一方、一酸化ケイ素と黒鉛の混合物を用いた電極が開発され、黒鉛電極の2倍を超える800mAh/g程度の容量の製品が市場へ出始めているが、一酸化ケイ素材料本来の性能を十分引き出すには至っていない。

産総研では、次世代の2次電池の開発を材料化学の見地から進めてきており、正極、負極、固体電解質と電池全般の部材用の新規材料開発に取り組んできた。一酸化ケイ素は蒸気圧が高く、高温減圧条件下で容易に気化するため、蒸着で一酸化ケイ素薄膜を基板上に成膜できる点が利点となっている。しかし、一酸化ケイ素自体は導電性が低いため、一酸化ケイ素の蒸着薄膜を直接電極として用いる発想はなかった。今回、産総研では電極材料として用いるため、蒸着条件や導電性を付与するためのプロセスについて検討を進めてきた。

リチウムイオン2次電池は正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充放電できる。電池の高容量化には一酸化ケイ素を負極活物質に用いることが有望だが、ケイ素は充放電に伴うリチウムイオンの取り込みと放出で300%以上の体積変化が生じるため、活物質、導電助剤、結着剤からなる電極構造が維持できなくなり劣化してしまう。ただし、粒径を300~500nm以下まで微細化すれば劣化の抑制効果が見られるため、一酸化ケイ素の薄膜を作製し、劣化の改善を目指したという。

図1 今回開発の負極を用いるリチウムイオン2次電池の概略図 (出所:産総研Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/images/002.jpg

具体的には集電体であるステンレス上に一酸化ケイ素を蒸着。導電性を付与するため、導電助剤としてカーボンブラックに結着剤を加え分散させた混合液を、蒸着した一酸化ケイ素膜の上から塗布・乾燥させて導電助剤層を作製した。この電極は一酸化ケイ素薄膜上に導電助剤層を積層させた構造となる。

図2 新規積層電極の断面電子顕微鏡写真 (出所:産総研Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/images/003.jpg

図3 今回開発された電極と従来型電極を用いて作製した電池の充放電サイクル特性 (出所:産総研Webサイト)
https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/images/004.jpg

続きはソースで
https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/
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引用元: 産総研、高容量で劣化しないリチウムイオン2次電池用負極を開発[11/25]

産総研、高容量で劣化しないリチウムイオン2次電池用負極を開発の続きを読む

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1: 2018/11/27(火) 17:51:15.43 ID:CAP_USER
エリーパワーは11月26日、電解液に不燃性のイオン液体を用いた、イオン液体型リチウムイオン電池を開発したと発表した。

イオン液体は化学的に安定し、かつ不燃性であるため、リチウムイオン電池の電解液への活用が期待されているが、粘土が高く、高速にリチウムイオンを輸送させることが難しいことから、十分な充放電特性を得られず、実用化が困難と考えられてきた。

今回、同社は独自の製法でリチウムイオン輸率を高速化させ、1Cレートでの充放電が可能なイオン液体型リチウムイオン電池の開発に成功。23℃環境下で実施したフル充放電を繰り返す寿命試験では、1000サイクル後に90%以上の容量保持率を達成したという。

続きはソースで

https://news.mynavi.jp/article/20181127-730808/
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引用元: 【爆発しない】エリーパワー、不燃性イオン液体を用いたリチウムイオン電池を開発[11/27]

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1: 2018/11/30(金) 13:59:44.73 ID:CAP_USER
細胞内で呼吸を行いエネルギーを作り出すミトコンドリアは母性遺伝することが2011年の研究で発表されました。受精卵において父親由来のミトコンドリアは「自食」と呼ばれる作用によって分解されるため、遺伝子が次世代に伝わらないというのが研究結果の内容でしたが、新たな研究結果で父親由来のミトコンドリアDNAが遺伝していたとの報告がありました。人類の起源となる女性「ミトコンドリア・イブ」の仮説はミトコンドリアの母性遺伝を前提としているため、学説が覆される可能性もでてきています。

Biparental Inheritance of Mitochondrial DNA in Humans | PNAS
http://www.pnas.org/content/early/2018/11/21/1810946115

Study shows mitochondrial DNA can be passed through fathers – what does this mean for genetics?
https://theconversation.com/study-shows-mitochondrial-dna-can-be-passed-through-fathers-what-does-this-mean-for-genetics-107641

米国科学アカデミー紀要で発表された最新の研究結果では、ミトコンドリアが父親と母親の両方に由来することが示されました。この研究は別個の3家族を調査したもので、各家族において父親の精◯由来のミトコンドリアが数世代にわたって受け継がれていることが確認されたといいます。

ミトコンドリアは人が摂取した糖、脂肪、タンパク質をエネルギーに変換してくれるものなので、ミトコンドリアに障害が起こると生命に関わることが少なくありません。ミトコンドリア病の1つであるMELASでは知能低下や難聴、頭痛、おう吐、意識障害のほか全身の筋力低下や心臓機能の低下がみられ、発症後は数年のうちに亡くなる人も多くいます。

ミトコンドリアはもともと好気性細菌に由来するものであり、生き物が進化していく中で細胞内で共生していったと考えられています。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/11/30/mitochondrial-dna-passed-through-fathers/00.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181130-mitochondrial-dna-passed-through-fathers/
images


引用元: 父親由来のミトコンドリアDNAが発見され、「ミトコンドリア・イブ」が覆る可能性が示される[11/30]

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1: 2018/11/27(火) 20:10:46.00 ID:CAP_USER
ドイツにあるマックスプランク・プラズマ物理学研究所(IPP)で開発されている核融合実験炉「ヴェンデルシュタイン7-X」は、核融合発電の実現に向けた実証実験を行っています。そんなヴェンデルシュタイン7-Xは良好な実験結果を残しており、従来の計画通りさらなる改良が加えられることが報じられています。

Successful second round of experiments with Wendelstein 7-X | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
https://www.ipp.mpg.de/4550215/11_18

水素やヘリウムといった軽い原子による核融合反応を用いてエネルギーを発生させる核融合炉は、次世代の発電機構として長らく注目を集めています。太陽をはじめとする恒星が光り輝くのも核融合反応によるものですが、地球上で核融合反応を発生させるためには人工的に極めて高温または高圧の環境を作り出す必要があるとのこと。

そんな核融合反応を発生させる核融合炉・ヴェンデルシュタイン7-Xはヘリカル型と呼ばれる方式を用いたものです。ヘリカル型の核融合炉では、ねじれたコイルを周回させた機構に電流を流して閉じ込め型の磁場を作り出し、その内部に核融合反応によって発生した高温・高密度のプラズマを閉じ込めておくという仕組みになっています。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/11/27/wendelstein-7-x-next-upgrading/01_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181127-wendelstein-7-x-next-upgrading/
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引用元: 世界記録を達成した核融合実験炉「ヴェンデルシュタイン7-X」がさらなるアップデートを行う予定[11/27]

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1: 2018/11/22(木) 15:17:15.58 ID:CAP_USER
<リチウムイオンバッテリーは、今やスマートフォンなどの小型家電に欠かせないエネルギー源だ。これまでは高出力と高い安全性を要する大型機器や産業用機械には向いていないとされてきたが、日本製の最新鋭潜水艦が世界で初めてリチウムイオンバッテリーを搭載するなど、そのデメリットは覆されつつある。戦場から日常生活まで、リチウムイオンバッテリーがあらゆるシーンを支える時代がすぐそこまで来ている>

■100年ぶりのブレイクスルーを果たした日本製潜水艦
先月初め、三菱重工神戸造船所で、海上自衛隊の最新鋭通常型潜水艦「おうりゅう」が進水した。2005年から三菱重工と川崎重工が建造する「そうりゅう型」の11番鑑という位置づけだが、世界で初めてリチウムイオンバッテリーを搭載したことで巡航速度、航続距離、連続潜水時間などが大幅にアップしており、事実上の次世代鑑だと見る向きも多い。

原子力を使わない通常型潜水艦は、静音性が求められる戦闘時や作戦行動の際には、エンジンを止めて電力のみで行動する。平時にはディーゼルエンジンを回し、その際に充電を行うというハイブリッド車に近いシステムだ。

続きはソースで

■潜水艦「おうりゅう」進水式
Japan just launched first lithium-ion battery powered submarine JS Oryu https://youtu.be/HVFPtQl7TYo



続きはソースで

https://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2018/11/nw_20181121_023802-thumb-720xauto-146432.jpg

ニューズウィーク日本版
https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2018/11/post-11320.php
images (1)


引用元: 日本の潜水艦「おうりゅう」が世界に先駆けリチウムイオン電池を搭載──バッテリー稼働の時代[11/20]

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1: 2018/11/08(木) 16:18:49.86 ID:CAP_USER
マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者が新しく公開した研究論文が、地球外知的生命体に対して「人類はここにいるよ」と伝えるためのビーコンとして既存のレーザー技術を使うことを提案しています。

E.T., we’re home | MIT News
https://news.mit.edu/2018/laser-attract-alien-astronomers-study-1105

既存のレーザーを用いて地球外知的生命体に人間の存在を知らせるためのビーコンを出力しようと提案しているのは、MITのジェームズ・クラーク氏。クラーク氏が「フィージビリティ・スタディ(実現可能性の検討)」と呼ぶ研究は、天文学と天体物理学を扱う査読制度付きの学術雑誌アストロフィジカルジャーナルに掲載されています。論文によれば、1~2メガワットの高出力レーザーを有効口径30~45メート級の大型望遠鏡で収束して宇宙空間に放出すると、太陽エネルギーの中でもしっかりと認識できるほど強い赤外線を生成することができるとのことです。

地球外知的生命体に向けて人類の存在をアピールするためのビーコンをレーザーで出力したイメージ


もしもこの論文の通りにレーザーによるビーコンを宇宙に向けて放出した場合、宇宙のどこかに生息しているかもしれない地球外知的生命体の天文学者ならば、天の川を調査する中でこのレーザーを検出することができるかもしれないとのこと。地球から比較的近くに存在する恒星・プロキシマ・ケンタウリを周回する惑星や、地球から39光年離れた位置にあるトラピスト1などは、生命が存在するのに適した環境・ハビタブルゾーンにあるとされています。

これらの場所に仮に地球外知的生命体が存在するとすれば、レーザーを用いて地球から発せられたビーコンを検出することは問題なく可能です。そして、同じシステムを用いることで、何十光年も離れた場所に存在する惑星間で、簡単なメッセージのやり取りも可能になるとクラーク氏は主張しています。クラーク氏によると、「うまく通信のやり取りを行えば、数百bpsというデータレートでメッセージのやり取りが可能になる」とのこと。

論文を発表したクラーク氏は、「これがとても難しいプロジェクトであることは事実だが、実現不可能なプロジェクトではない」と語り、ビーコンは近い将来に開発される可能性の高い技術の組み合わせで実現可能であると主張しています。レーザーを用いたビーコンは、太陽系の周囲に存在する地球外知的生命体に最初に検出されるかどうかは不明ですが、「これが宇宙で大きな注目を集めることは明らか」とのこと。

論文によると、ビーコンは「太陽の赤外線放射の少なくとも10倍以上」を目指して設計されています。クラーク氏は大型の赤外線レーザーと望遠鏡を使ってレーザーの強度を高めることで、地球外知的生命体でも検出できる「宇宙に向けた目立つビーコン」を作り出せると考察。

その後、さまざまな出力のレーザーと望遠鏡の組み合わせを分析した結果、2メガワットの出力のレーザーと有効口径30メートル級の望遠鏡を組み合わせることで、地球から4光年離れたプロキシマ・ケンタウリ周りの惑星からも容易に検出できるほどの赤外線を放出できることが判明します。さらに、1メガワットのレーザーと有効口径45メートル級の望遠鏡を組み合わせることで、地球から約40光年離れた場所にあるトラピスト1からでも検出できる赤外線を放出することも明らかに。加えて、クラーク氏の分析によれば、最大2万光年離れた場所からでも検出可能な赤外線ビーコンを生成することができるそうです。

また、このシステムを地球上に構築する場合、レーザーがなるべく拡散しないように山の頂上などに設置する必要があるとクラーク氏は主張しています。

加えて、クラーク氏はメガワット級の出力を持ったレーザーが安全性に問題を持っていることも理解しています。メガワット級のレーザーは1平方メートルあたり約800ワットの電力密度を必要とし、太陽に近づけばその電力密度は1平方メートルあたり約1300ワットまで上昇します。この赤外線の放出は実際の目で見ることはできませんが、直視すれば視力を損なう可能性もあるとのこと。

そのため、クラーク氏は「確実に無人である、月の遠方にこういった施設を構築するのが安全かもしれない」と語っています。また、「この研究はあくまで『実現可能性の検討』であり、良い考えであろうとなかろうと、将来のための議論となる」としています。

続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181107-laser-technology-porch-light-earth/
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引用元: 【宇宙】レーザーを用いて地球外生命体に地球の存在を示すビーコンを生成する試み MIT研究論文[11/07]

レーザーを用いて地球外生命体に地球の存在を示すビーコンを生成する試み MIT研究論文 の続きを読む
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