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電池

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1: 2016/03/30(水) 21:20:28.94 ID:CAP_USER.net
―RISINGプロジェクトの成果を学会発表―

2016年3月28日
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
国立大学法人京都大学

NEDOのプロジェクトにおいて、京都大学、産業技術総合研究所などの研究グループは、
リチウムイオン電池の性能限界を凌駕する新しいコンセプトの蓄電池(リザーバ型蓄電池)の開発に取り組み、従来不活性とされてきた電池系において充放電特性の向上等に成功し、500Wh/kgを見通す革新型蓄電池の基礎技術の構築に向けて大きく前進しました。

本研究グループは、2016年3月29日~31日に大阪で行われる電気化学会第83回大会において、この研究内容を発表します。

1.概要

プラグインハイブリッド自動車(PHEV)や電気自動車(EV)における走行距離を伸ばすため、従来のリチウムイオン電池(LIB)の性能を遥かに凌駕するエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現が待たれています。

LIB(図1)は、イオンを収納する入れ物(ホスト材料)の間でリチウムイオンをやり取りする(インサーション型蓄電池とする)ことで充放電を行うために、繰り返し充放電特性(サイクル特性)に優れるという利点がある一方で、ホスト材料の重量や体積が嵩むために、達成可能なエネルギー密度に限界があります。
この入れ物を廃して、金属そのものを電極として利用する新しいコンセプトの蓄電池(リザーバ型蓄電池)(図2)にすればエネルギー密度は大幅に向上しますが、電極材料によってはサイクル特性に大きな問題を抱えることになります。
特に、電極反応生成物が電解液に全く溶解せずに活性を示さない場合や、電解液に過剰溶解して散逸する場合は、サイクル特性が期待できず二次電池としては使用が困難でした。

そこで、NEDOのプロジェクト>>1において、京都大学、産業技術総合研究所などの研究グループは、電解液に電極の反応種が適度に溶解できる環境づくりに着目し、添加剤(アニオンレセプター)の導入、溶解性の高い電極材料の固定化、電極―電解質界面のナノレベルでの制御等を行った結果、種々の材料においてサイクル特性や充放電特性の向上等に成功しました。

今後は、出力特性、安全性等も含めて車載用蓄電池として要求される性能を更に高め、より早期に実用化に繋げていくことが期待されます。

なお、本研究グループは、2016年3月29日~31日に大阪で行われる電気化学会第83回大会において、この研究内容を発表します。

続きはソースで

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ソース元:NEDOプレスリリース
http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100543.html


別ソース
http://www.asahi.com/articles/ASJ3X5RH3J3XPLBJ00C.html
実験レベルでは、電池性能を示すエネルギー密度が電池の重さ1キログラムあたり398ワット時を記録。
リチウムイオン電池の到達可能な最大値と考えられる同約300ワット時を超えたという。

参考(既スレあり)
リチウムイオン電池の3倍以上の出力特性をもつ全固体電池を開発
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
http://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100537.html

引用元: 【電気化学】リチウムイオン電池を凌駕する革新型蓄電池の基礎技術を構築

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1: 2016/03/29(火) 15:55:40.83 ID:CAP_USER*.net
リチウムイオン超える新型電池 京大など研究チーム開発
2016年3月29日15時08分
http://www.asahi.com/articles/ASJ3X5RH3J3XPLBJ00C.html

 大量の電気を蓄えられるフッ素と金属の化合物を電極に使うことで、現在のリチウムイオン電池を超える性能の新型電池を開発したと、京都大学などの研究チームが28日発表した。繰り返し充放電できる耐久性を高め、将来的に小型・大容量電池の実用化を目指す。

 研究チームによると、新型電池は正極から負極側にフッ化物イオンを流して電気を取り出す。現在広く使われているリチウムイオン電池は、逆の負極から正極側に、リチウムイオンを流して電気を取り出すしくみだ。

 これまで、電極の材料には使えないと考えられていたフッ素と金属の化合物を使ったのが特徴だという。

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(小堀龍之)

引用元: 【科学】リチウムイオン超える新型電池 京大など研究チーム開発

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1: 2016/03/21(月) 07:32:00.66 ID:CAP_USER.net
共同発表:ヒドリドイオン“H-”伝導体の発見~水素を利用した革新的エネルギーデバイスの開発の可能性~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160318-2/index.html


ポイント
水素の陰イオンであるヒドリド(H-)がイオン伝導する新物質を開発した。
ヒドリドイオン伝導体を固体電解質に用いた全固体電池を作製し、機能することを実証した。
高い電池電位が期待できるヒドリドのイオン伝導を利用することで、既存の蓄電池や燃料電池などの延長線上にない全く新しい作動原理を持つエネルギー貯蔵・変換デバイスを開発できる可能性を示した。


分子科学研究所の小林 玄器 特任准教授と、東京工業大学大学院の菅野 了次 教授、京都大学大学院の田中 功 教授、高エネルギー加速器研究機構の米村 雅雄 特別准教授らの研究チームは、水素の陰イオンであるヒドリド(H-)伝導性の固体電解質La2-x-ySrx+yLiH1-x+yO3-y(以下LSLHO)を開発しました。

イオン伝導体注1)は、二次電池や燃料電池の基幹材料として電極や電解質に用いられ、プロトン(H+)やリチウム(Li+)を伝導する物質が実用材料として開発されています。
ヒドリド(H-)は、イオン伝導に適したイオン半径と、卑な酸化還元電位注2)を持つことから、H-を電荷担体注3)とするイオン伝導体を蓄電・発電反応に利用することができれば、高電位・高容量のエネルギーデバイスを実現できる可能性があります。
しかし、化学的に安定であり、かつH-のみがイオン伝導する物質はこれまでに発見されておらず、H-をエネルギーデバイスに応用する試みはありませんでした。

本研究チームは、純粋なH-伝導体であるLSLHOを開発することに成功しました。
H-が酸化物イオン(O2-)と共存する副格子注4)を持つ酸水素化物注5)と呼ばれる物質系に着目し、構成元素にH-より電子供与性の強いリチウム(Li)、ストロンチウム(Sr)、ランタン(La)を採用して、H-からの電子供与を抑制することで固体電解質として利用できる初めてのH-伝導体の発見に至りました。

さらに、開発したLSLHOを用いて、H-を電荷担体とする全固体型の電気化学エネルギーデバイスが作動することを初めて見いだし、H-電気化学デバイスの作動原理を実証しました。

この研究成果は、ヒドリドのイオン伝導を利用した電気化学デバイスの可能性を初めて示したものであり、水素のエネルギー利用に新たな可能性をもたらすとともに、既存の蓄電・発電デバイスの延長線上にない新しいエネルギーデバイスの開発に道を拓くものと期待されます。

本研究は、JST 戦略的創造研究推進事業(さきがけ)、日本学術振興会 科学研究費助成事業(新学術領域研究)の助成を受けて行われました。

本研究成果は、2016年3月18日(米国東部時間)に米国科学振興協会(AAAS)発行の科学誌「Science」に掲載されます。

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引用元: 【材料科学/電気化学】ヒドリドイオン“H-”伝導体の発見 水素を利用した革新的エネルギーデバイスの開発の可能性

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1: 2016/03/02(水) 18:18:41.05 ID:CAP_USER.net
【プレスリリース】リチウムイオン電池からイオン制御可能な磁石の創出に成功 ―電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出に貢献― - 日本の研究.com
https://research-er.jp/articles/view/43991


〈概要〉

 国立大学法人東北大学【総長 里見進】金属材料研究所【所長 高梨弘毅】の谷口耕治准教授、宮坂等教授らは、リチウムイオン電池*1に金属錯体から成る分子性材料を電極として組み込むことで、人工的にイオン制御可能な磁石を創り出すことに成功しました。
リチウムイオン電池のイオン挿入機能を介して、電極材料中の金属錯体と連結した非磁性の分子に電子を導入し磁気モーメント*2を付与することで、物質全体に磁石としての性質を発現させました。
さらに電池の放電状態を制御することで、磁気相転移温度*3を変化させることにも成功しています。

 本研究の結果は、本来は磁石ではない物質を、イオン挿入という電気的な手法で人工的に磁石に変え得ることを示した初めての例であり、新しい機能性磁石の設計指針を与えるものです。
また今後、リチウムイオン電池の可逆的な充放電機能を利用することで、電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出につながることが期待されます。

 本研究成果はドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」に受理され、近日公開される予定です。

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引用元: 【材料科学/物性科学】リチウムイオン電池からイオン制御可能な磁石の創出に成功 電気的にスイッチング可能な磁気デバイスの創出に貢献

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1: 2016/02/25(木) 18:05:54.37 ID:CAP_USER*.net
世界最高の発電効率・最小サイズを実現──。大阪ガス(本社:大阪市)は24日、家庭用燃料電池
「エネファームtype S」を、アイシン精機、京セラ、ノーリツの3社と共同で開発したと発表した。
機器仕様の大幅な見直しで現行品よりも25万円のコストダウンに成功。発電した電気のうち、余剰電力の買い取りを国内で初めて実施する。また、発電見守りサービスや電気代予測ができる省エネナビゲーション。外出先からお風呂のお湯はりなどができる遠隔操作などのサービスも充実しており、大阪ガスは「お客様の快適な暮らしの実現と環境負荷の低減に貢献したい」としている。

世界最高となる発電効率52%を達成

「エネファームtype S」は、大阪ガス・アイシン精機・京セラの3社とトヨタ自動車が開発した技術をベースに商品化したもの。新製品は、京セラが電気を発生させる「セルスタック」、アイシン精機がセルスタックを組み込んだ燃料電池ユニット(発電ユニット)、ノーリツが発電ユニットとセットする熱源機・リモコンをそれぞれ製造し、大阪ガスが4月から販売を始める。

この製品は、大阪ガスと京セラが開発した「セルスタック耐久性向上技術」を採用。それにより、高い発電効率と耐久性を両立することに成功し、世界最高となる発電効率52%(現行品は46.5%)を達成した。

発電ユニットには貯湯タンクを内蔵。通常のガス給湯器に接続する仕組みとしたことで、機器本体を世界最小となるサイズにすることができた。これにより、戸建て住宅に比べ設置スペースに制約のあるマンションへ設置が容易となった。また、現在使っているガス給湯器をそのまま使いながら、発電ユニットだけを後付けすることも可能なため、これまで以上に多くの利用者増加が期待できる。

新築マンションへの導入に関しては、同日までに積水ハウス、大和ハウス工業、野村不動産、NIPPO、三菱地所レジデンスや大阪ガス都市開発の自社が供給する6物件・770戸で、この新製品を採用する意向が示されているという。

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ソース/THE PAGE
http://osaka.thepage.jp/detail/20160224-00000013-wordleaf?_ga=1.259516169.2028863207.1399342577

関連板
科学ニュース+
http://potato.2ch.net/scienceplus/
環境・電力
http://potato.2ch.net/atom/

引用元: 【科学/環境】世界最高の発電効率52% 大阪ガスが家庭用燃料電池の新製品

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1: 2016/01/26(火) 21:37:38.07 ID:CAP_USER.net
共同発表:ナノ粒子を利用した太陽熱による高効率な水の加熱に成功
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20160125/index.html


1.国立研究開発法人 物質・材料研究機構(以下NIMS) 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)、ナノシステム光学グループの石井 智 MANA研究者、長尾 忠昭 グループリーダーらの研究チームは、遷移金属窒化物や炭化物のナノ粒子注1)が、太陽光吸収効率が高いことを数値計算で明らかにし、実際に窒化物のナノ粒子を水に分散させた実験で水温上昇速度などが速いことを確認しました。
今後これらのナノ粒子は、太陽光を利用した水の加熱・蒸留などへの応用が期待されます。

2.太陽光は最も有望な再生可能エネルギーの1つで、その利用方法として太陽電池などを用いた発電のほかに、太陽光を吸収して熱に変える光熱変換による給湯などが挙げられます。
家庭の用途別消費エネルギーにおいて給湯と暖房の割合は合計で55%に達するため、太陽光を無駄なく熱に変えて利用できれば、電気を使わずに給湯や暖房ができるため二酸化炭素の削減にも繋がります。
太陽光を吸収するために従来のように集熱パネルや集熱パイプを用いると伝熱ロスが発生するため、水などの媒質に分散させることで直接加熱できるナノ粒子に注目が集まっています。

3.今回研究チームは、NIMS 環境・エネルギー材料部門 環境再生材料ユニット 触媒機能材料グループの梅澤 直人 主任研究員らと共同で第一原理計算注2)を行い、太陽光の光熱変換に適したナノ粒子材料の探索および物性値の予測を行いました。
その結果、セラミックスである遷移金属窒化物と遷移金属炭化物の太陽光吸収効率が高いことを明らかにしました。
さらに、遷移金属窒化物の中でも窒化チタンに注目し、窒化チタンナノ粒子を水に分散させて太陽光を照射したところ、9割に近い高効率で光を熱に変換することを実験的に確認しました。
窒化チタンのナノ粒子は広帯域なプラズモン共鳴注3)を示すため、ナノ粒子1個当たりの太陽光吸収効率では金や炭素のナノ粒子よりも高い性能を示すと考えられます。
今後、この成果を床暖房や給湯および汚水や海水の蒸留などに応用することを検討しています。
これら以外のナノ粒子の応用として、高分子とナノ粒子とのハイブリット材料の開発や、ナノ粒子を介した化学反応の促進などにも取り組んでいます。

4.本研究は、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)「エネルギー高効率利用のための相界面科学」研究領域
(花村 克悟 総括)における研究課題「セラミックスヘテロ層における界面電磁場制御と熱エネルギー利用」(研究代表者:長尾 忠昭)の一環として行われました。

5.本研究成果のうち数値計算と実験に関する部分は、The Journal of Physical Chemistry C誌にて2016年1月25日に掲載されます。

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引用元: 【エネルギー技術/計算物理学】ナノ粒子を利用した太陽熱による高効率な水の加熱に成功

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