ナトリウム電池容量4倍向上、ラティス構造で炭素電極

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米カリフォルニア大学ロサンゼルス校の勝山湧斗大学院生と東北大学の工藤朗助教、小林弘明講師らは、3Dプリンターで連続的な周期を持つラティス構造の炭素電極を作製し、ナトリウムイオン電池の容量を4倍向上させた。電極内部にナトリウムイオンが取り込まれ充放電に使われる。資源制約の低い電池開発につながる。

光硬化性樹脂でラティス構造を作製する。これを真空下で1000度Cに加熱すると6割ほど縮んで微細なラティス構造体になる。炭素素材としては結晶性が低い。太さ30マイクロ―60マイクロメートル(マイクロは100万分の1)の柱が、周期100マイクロ―300マイクロメートルのラティス構造を作る。

ナトリウムイオンはラティスの柱の内部に浸入する。この浸入距離が短く、単位体積当たりの充電に使える量が大きい。100マイクロ―200マイクロメートルの厚みの膜を作る電極に比べて4倍ほど容量が向上した。3Dプリンターは安価な液晶マスク型を採用した。装置の性能向上とともに製造コストや構造の緻密さが小さくなる。ナトリウムは海水から採れるため資源制約が少ない。

日刊工業新聞2022年7月18日

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