【蓄電】「1秒で充電できるクレジットカード大の携帯電話も可能」大容量・高出力の新型マイクロ電池−イリノイ大

このエントリーをはてなブックマークに追加
「1秒で充電できるクレジットカード大の携帯電話も可能」大容量・高出力の新型マイクロ電池、イリノイ大が開発

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームが、新構造の高性能リチウムイオンマイクロ電池を開発した。スーパー
キャパシタと同等以上の高出力を実現でき、無線通信分野への新規応用や電子デバイス小型化などが可能になると
している。2013年4月16日付けの Nature Communications に論文が掲載されている。

http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2013/04/201304UIUC_01.jpg
図1 三次元のマイクロ電極間をリチウムイオンが移動するイメージ (Credit: Beckman Institute for Advanced
Science and Technology)

論文によると、今回開発されたリチウムイオンマイクロ電池の出力密度は最大7.4mW cm-2 μm-1 であり、最高性能の
スーパーキャパシタと同等以上の高出力となっている。既存のマイクロ電池と比較すると、2000倍程度の高出力であると
いえる。

このように電池を高出力化することで、無線信号の届く距離を30倍に延ばしたり、デバイスを1/30に小型化したりできると
考えられる。充電時間も1000倍高速化できるので、1秒足らずで充電できるクレジットカードサイズの携帯電話などが
実現する可能性がある。

リチウムイオン電池は高容量を実現できるが(高エネルギー密度)、一度に大量のエネルギーを出し入れできないため
(低出力密度)、充電に時間がかかるという弱点がある。研究チームは今回、マイクロ電池内部の微細な三次元構造を
最適化することにより、通常トレードオフの関係にあると考えられているエネルギー密度と出力密度を同時に高めることに
成功したという。

マイクロ電池のセル構造を図2に示す。電極は、多孔質金属(ニッケル)の足場上に正極材および負極材をそれぞれ
均一に被覆して同一基板上に形成する。正極材にはリチウム化した酸化マンガン(LMO)、負極材にはニッケルスズの
単層薄膜を用いている。このマイクロ構造によって、電極活物質と電解質中における電子およびイオンの移動距離が
短くなり、出力密度が上がる。同時に、活物質の体積を大きく保つことで、エネルギー密度を高めることができる。活物質の
厚さは17〜90nm、多孔質金属足場の孔の口径は330nmまたは500nmとした。正極と負極は幅30μmサイズとし、
10μm間隔で交互にかみ合わせた形状とした。セル全体の体積は0.03mm3程度となっている。

http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2013/04/201304UIUC_02.jpg
図2 マイクロリチウムイオン電池の構造と電極形成プロセス (James H. Pikul et al., Nature Communications (2013) doi:10.1038/ncomms2747)

SJNニュース 再生可能エネルギー最新情報 2013年4月20日
http://sustainablejapan.net/?p=4062

High-power lithium ion microbatteries from interdigitated three-dimensional bicontinuous nanoporous electrodes
James H. Pikul, Hui Gang Zhang, Jiung Cho, Paul V. Braun & William P. King
Nature Communications 4, Article number: 1732 doi:10.1038/ncomms2747
http://www.nature.com/ncomms/journal/v4/n4/full/ncomms2747.html

関連ニュース
【電池】リチウムイオン電池の詳細な充放電メカニズムを解明 高速充放電可能な蓄電池の実現へ/京都大学など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366157376/
【エネルギー/受賞】ロシアの「グローバルエネルギー賞」に旭化成の吉野彰氏、リチウムイオン二次電池の開発に貢献
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366296372/
【化学】グラフェンでリチウム原子はさむ化合物、東北大が作製成功 リチウムイオン電池の小型化や別の原子で超伝導へ
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1352207170/-100
【エネルギー】作動中のリチウムイオン電池の電極の断面を世界で初めて観察 蓄電池の劣化原因解明へ 京大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1351166943/-100
2名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:07:40.34 ID:8qd0zGMq
人間が沸騰してバーン
3名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:10:57.83 ID:ZkqmEmC9
それは利点のみの強調なんじゃないの

急発熱・爆発のリスク激増と経年劣化が著しくなるでしょう
4名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:10:58.87 ID:cmALmJl4
説明みてもさっぱりわからん

ただスゲーって事はわかった
5名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:15:06.66 ID:waz+ncw8
これは革命になるかも
6名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:18:12.54 ID:lzcjasAA
はよ実用化せーや
7名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:19:21.35 ID:FB2E8V4W
巨大な倉庫の写真かと思った
8名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:20:33.24 ID:NhTO/IQo
失敗したらオーストラリア大陸のおおきさが吹っ飛ぶ
とかだと、そう簡単に実験できないな
9名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:26:13.20 ID:o2rxJ9Rj
大型化したら原発必要なくなるかな
10名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:30:05.85 ID:/FrdiMJC
リチウムイオン電池は爆発するから却下!!
11名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:31:41.47 ID:KM1eK/ef
ほんとにリスクもなく、この理屈が再現可能だとすれば、今は一瞬すぎて手の出ない雷とか、チャージできるんじゃあ…?


>>8
超光速実験かナニカか…
12名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:33:54.07 ID:waz+ncw8
>>8
次元波動爆縮放射器か
13名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:38:12.46 ID:gyOxq+2Q
>>11
雷って高いのは電圧だけじゃね
14名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:38:15.44 ID:NhTO/IQo
ミニ太陽が実験施設内でつくれればいいのにね
お手本は毎日頭上にあるのに・・
15名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:40:27.70 ID:waz+ncw8
>>14
常温核融合が本物ならそれも実現するだろ
万に一つもありえないとは思うが
16 忍法帖【Lv=29,xxxPT】(1+0:8) :2013/04/23(火) 11:41:38.84 ID:FXg8rfZ7
>>1
危険な香りがする・・しかし、できたらいいなー
17名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:43:12.56 ID:6cWGX8+v
とうとうこの分野でブレイクスルーが来たのか
18名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:47:47.94 ID:u6100N7h
1分でも凄いのに1秒か
19名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:49:50.23 ID:KM1eK/ef
>>13
電力量になおすと1発42kWhだそうだ。
http://www.acelion.co.jp/kaminari/meca/meca.html
20名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:51:44.96 ID:BHhRYvk4
1000mAhの電池を1秒で充電すると家のブレーカー落ちるな
21名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:07:06.87 ID:SjdqGfms
>>1
エネルギーの密度の高いものは、基本的に危険ってことだ
22名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:07:53.46 ID:hfX7yYGm
車の充電に使えないのか
23名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:18:12.84 ID:xaTnoTlG
日本はオマコン
24名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:18:34.69 ID:MVInZR8e
畜電器と思って読んだら、二次電池。技術革新早いねぇ。
25名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:21:40.78 ID:IbpNwj1Z
そんな大電流の流れる回路を携帯電話の内部に押し込めるのか?
26名無しのひみつ:2013/04/23(火) 12:25:33.51 ID:Tz9lMuSV
燃えそう
27名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:06:59.98 ID:DvK4ddRD
出力密度は高くても、エネルギー密度が高くないと充電池としてはいまいちじゃないのか
28名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:07:56.85 ID:6P2FmclU
クレジットカード型の携帯電話か
熱膨張してお餅みたいにふくらみそう
29名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:14:29.63 ID:bdaQOu50
EVにも使える技術なら、世の中がガラリと変わる程の技術だけど
記事ではその事に触れていないから
まだ色々課題や制約があるのかな
30名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:23:17.28 ID:ogDXqotV
>論文によると、今回開発されたリチウムイオンマイクロ電池の出力密度は最大7.4mW cm-2 μm-1 であり、
>最高性能のスーパーキャパシタと同等以上の高出力となっている。
はい。解散
31名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:33:47.50 ID:/BHbYFq4
凄い技術ドンドンきてるね
実用化した携帯はやくほしい
32名無しのひみつ:2013/04/23(火) 13:59:07.04 ID:57VIt6sD
新開発の爆弾が完成したって話?
33名無しのひみつ:2013/04/23(火) 14:12:33.29 ID:FHWO83YE
電池二つ買えば3秒で充電できるよ
しかも場所を選ばない
34名無しのひみつ:2013/04/23(火) 14:17:19.61 ID:rz6avIkU
なるほどリチウムイオン電池の高容量を保ったまま、電極構造の改良で
スーパーキャパシタ並みの高出力化に成功したと
問題はこの電極を低価格量産できるか?って製造工程の話だな
35名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:17:58.96 ID:Wta+EgtA
また日本猿がパクるだろうな


気をつけて!!!
36名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:32:32.53 ID:+PK1fwvT
>>34
集積回路並みの値段がしそうだな
37名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:33:42.04 ID:6cWGX8+v
キチガイ朝鮮人がみっともない工作してるな
38名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:56:21.75 ID:Wta+EgtA
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
日本猿にパクられないよう気をつけて!
39名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:57:56.42 ID:6cWGX8+v
ウソを百回言えば真実になると信じ込んでいるんだね
キチガイ朝鮮人らしいなあ
40名無しのひみつ:2013/04/23(火) 15:58:13.25 ID:8qd0zGMq
キチガイ日本人が朝鮮人の工作に見せかけて必死だな
41名無しのひみつ:2013/04/23(火) 16:02:38.85 ID:TOgPwCZ8
端子を触ったら大電流を一秒で食らうの?
42名無しのひみつ:2013/04/23(火) 16:06:26.45 ID:FezIq+cC
容量が増えるとは一言も書いてない。
最大出力電流が増えるだけ。
43名無しのひみつ:2013/04/23(火) 16:29:46.22 ID:6cWGX8+v
キチガイ朝鮮人がもう一匹潜んでたか
44名無しのひみつ:2013/04/23(火) 18:15:34.07 ID:5C72aCoo
釘をさしてショートすると燃えると言われるリチウムの電極を、こんなに近づけて大丈夫なのか?
45名無しのひみつ:2013/04/23(火) 18:47:40.69 ID:+EmE1BoL
なんだこのURL?
46名無しのひみつ:2013/04/23(火) 19:04:20.42 ID:DYdynmaw
キャパシタのほうが格下じゃん
47名無しのひみつ:2013/04/23(火) 19:37:40.06 ID:0xsF/V7o
で、電池以外はどうやって薄くするの?
携帯電話
48名無しのひみつ:2013/04/23(火) 20:04:50.82 ID:euq7kyRR
ポケットに入れていて
パキッと割れた瞬間に人体発火しそうw
49名無しのひみつ:2013/04/23(火) 21:43:45.08 ID:H/YvCyzM
一様に帯電した面電荷
50名無しのひみつ:2013/04/23(火) 22:15:54.45 ID:gt2WVXkZ
畜電池の充電時間を改良するより
キャパシタの保持時間を改良する方が楽なんじゃね
51名無しのひみつ:2013/04/24(水) 00:51:25.88 ID:Lvzj6zfU
そんな大電流じゃ熱で壊れるんじゃないの
52名無しのひみつ:2013/04/24(水) 02:21:28.28 ID:sWbt2CSo
>>13
化繊のぱちぱちと一緒くたにすんなw
岩とか木とか吹っ飛ぶんだぞw
53名無しのひみつ:2013/04/24(水) 03:27:34.37 ID:H0MZB+z5
中国が作ったらどれくらいの爆発力になるかが問題だな
54名無しのひみつ:2013/04/24(水) 06:34:34.52 ID:oyfb3lum
新しい正極・負極材を発見した訳ではなくて
構造を工夫しただけなのに
容量密度が上がるなんて
電池の原理的に有り得ないだろ。
55名無しのひみつ:2013/04/24(水) 08:16:22.30 ID:bYyBmhzI
>>29
変わらない。
エネルギー密度は別に高くない。
56名無しのひみつ:2013/04/24(水) 08:49:38.23 ID:cG1deKVj
>>54
容量密度が上がったとは書いてないと思う。
正確には、「リチウムイオン電池の容量密度を下げずにスーパーキャパシタ並みに高出力化」
ってところだろう。それをまとめて「大容量・高出力」というタイトルは軽い釣りかな。
57名無しのひみつ:2013/04/24(水) 15:21:09.21 ID:r+lblyQQ
【蓄電】「1秒で充電できるクレジットカード大の携帯電話も可能」大容量・高出力の新型マイクロ電池−イリノイ大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366682337/


大容量大出力も結構だが、劣化もなんとかしてくれよ
58名無しのひみつ:2013/04/24(水) 16:24:05.19 ID:gpUst4Ro
新しいテロは圧力鍋からクレジットカードサイズの電池爆弾だな
59名無しのひみつ:2013/04/24(水) 20:00:07.29 ID:hS9LqtP3
>>28
切れ目を入れておくときれいにふくらむんだナ by 越後製菓
60名無しのひみつ:2013/04/24(水) 20:37:36.08 ID:gU6+QMCY
というかスーパーキャパシタと同等なら意味ないような
単なるキャパシタ(コンデンサ)よりは何桁も容量が大きいけど
それでも携帯電話なら数十秒ぐらいしか動作させられない
61名無しのひみつ:2013/04/24(水) 20:42:36.79 ID:WhK71dIb
1秒で放電。
62名無しのひみつ:2013/04/24(水) 21:29:37.80 ID:cG1deKVj
たしかに充電は1秒でいいけど1秒で放電されたら使えねーよな。
充電だけ急速にして放電はダラダラ緩慢にできるのもんなの?
63名無しのひみつ:2013/04/24(水) 21:34:45.84 ID:ZpuQAlTV
>>62
1秒で放電=爆発で消費されるエネルギー量に匹敵
64名無しのひみつ:2013/04/24(水) 21:46:05.30 ID:NHbQMvyI
>>62
あまり詳しくないけど、ようするに抵抗とかいうの使えば、ダラダラ使えると思うよ。
たぶん、電流制限回路が内蔵されると思う。市販分の電池はね。
これが実用化されれば、スーパーでお買い物して帰ると充電の終わったEVが待ってるという具合になるわけだな。
あとは、料金所を通るときに無料で充電してくれるとか。
必死になって石油メジャーが阻止するだろう。
65名無しのひみつ:2013/04/24(水) 21:59:39.68 ID:Tzc0dS8B
ターミナス始まった。
66名無しのひみつ:2013/04/24(水) 22:09:38.78 ID:uq/CJA6z
今すぐ、ラオ博士に太陽エネルギーの取り出し方を
言わせるんだ!


れぷか
67名無しのひみつ:2013/04/24(水) 23:03:39.47 ID:hsma82rG
経年変化は?耐使用回数は?
最低5年で80%維持しろよな
68名無しのひみつ:2013/04/25(木) 00:53:36.30 ID:icmgYfQn
>>55
変わらないわけねーだろ

充電時間が大幅短縮されると 「給油感覚で数分以内に給電」 だって可能になる。

それに、セル内の正極材や負極材の充填率も上がるって話だから
セルトータルでの容量密度も当然上がる。

問題は、微細加工が難しくて高コスト低スループットだろうから
EV用途の大型セルの量産はまだまだ先の話だってこと。


>>62
充電時間と同じ時間しか放電できない電池
なんて今まで有った?
69名無しのひみつ:2013/04/25(木) 08:47:31.57 ID:BNnLGRbo
>>68
その辺の自動販売機で、近づけて「ピッ」とかやるだけでフル充電、とかになるといいな。
70名無しのひみつ:2013/04/30(火) 05:54:33.09 ID:Dc4UY3on
スーパー マツシタ
71名無しのひみつ:2013/04/30(火) 06:28:10.05 ID:qOf30gON
なんかよくわからんけど、ライフラインを保ってくれるのがいい
>>1の画像をビールケースに空目
72名無しのひみつ:2013/04/30(火) 06:37:56.43 ID:CVsk1J7f
ノートパソコン充電するだけで家のブレーカーが落ちる時代が来るな。
73名無しのひみつ:2013/04/30(火) 07:27:32.10 ID:0iqLKppp
日本語っぽい地名

入野井市とか、ありそう。
74名無しのひみつ:2013/04/30(火) 09:15:11.64 ID:Rwp9Ab7x
かざして呪文を唱えるだけで相手に電撃が落ちるカードでも作れそうな勢い
75名無しのひみつ:2013/05/01(水) 07:27:18.75 ID:0uTa8hW5
小型のカードスタンガンができるのか。怖いな。
76名無しのひみつ:2013/05/01(水) 22:07:39.13 ID:SF4FUnWc
>>67
とりあえず働くか死ねよアホ
77名無しのひみつ:2013/05/05(日) 16:16:22.63 ID:8Br4eyS+
>>29
EVは充電インフラ側の問題も
25-30kwhのバッテリーを
10分で充電しようとしたら
200kW級の送電設備
ガソリンスタンドの様に5台のスポットなら
1000kWの送電設備だになる
ピーク時は原発や大型火力発電8基分の電力を使うことになる。
78名無しのひみつ:2013/05/05(日) 20:26:41.21 ID:MQgQ7IrW
なんでスタンド側には蓄電設備が無いと考えてるの?
地下のガソリンタンクが蓄電設備になるだけじゃん。
そこに一定電流でゆっくり充電してから
使う時に一気に流せばいいじゃん。
79名無しのひみつ:2013/05/05(日) 20:37:36.86 ID:8Br4eyS+
>>78
ただでさえ高価な充電設備が
蓄電池込だと更に高価になる
蓄電池だけで1000万円とかな
1時間で10台だとしても
300kW級送電設備が必要

てか計算間違えた
1000kWじゃ1MWで
大型風車の半分でしかないよな
なんで1万倍も間違えたんだろう…
80名無しのひみつ:2013/05/07(火) 22:29:48.88 ID:m1wXIcWR
「ガソリンスタンド 建築費」
で検索してみたら1000万円なら安いほうだな。
81名無しのひみつ:2013/05/08(水) 13:57:48.99 ID:SpgA2AtZ
>>79
それはわかるんだけど、現状のように
200Vにくらべて6000Vは基本料金が高いという条件のもとだと

 現在の月間300台以下の給電では、
  6000Vの基本料金が高くつくコスト>電池コストなんだよ

  だから20kw200Vで充電器脇の20kwh電池を1時間かけて充電して
  EVが来たら200kw500V 6分でEVに充電したほうが
  「200Vのほうが基本料金が6000Vより非常に安い事」を考えたら
  「充電器側のSCIB電池の損耗を考えても、安上がり」・・
   というバカらしい基本料金体系になってる

充電スタンドに限って、6000Vの基本料金を下げるなら
  コンビニ用の6000V変圧器が安く売り出されているから
  それの500Vバージョンを出してもらえば、昔1000万円した
  6000V変圧器は、今は200万円以下になってると思うから
  電池も省けなくはない

そして、配電網の主たる問題は
  6000Vを200Vに変える柱上変圧器の容量が重量の関係で50kwまでだったことなので
  充電所に6000V変圧器をつけるなら、容量問題はかなり解決するよ
  6000Vの供給力はかなりのものだ

  ただ、系統にかかる「需要変動ブレ」は大きくなるけどね
  
82名無しのひみつ:2013/05/08(水) 14:30:30.82 ID:SpgA2AtZ
>>68
ぶっちゃけ、
現在販売されている 東芝のSCiB電池(チタン酸リチウム負極)でも
200kw6分充電は可能だから

産総研のチタン酸リチウム負極を、リチウムを使わずに作りました
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20101025/pr20101025.html
という研究のほうが、社会的インパクトあるんじゃない?

今、リチウムイオン電池に求められているのは
 1)容量あたり安いこと
 2)長寿命なこと
 3)充放電速度が速い事
 4)釘が貫通しても熱暴走を起こさない事
 5)軽い事

を すべて80点で満たすことだ
   チタン酸リチウムのSCiBは
    コバルト不要 6000充放電可能 200kw6分充電可能 
    釘が貫通しても熱暴走しない  ということでほぼ満足だが
欲を言えば 重量が従来品の2倍なのと、リチウムを使う点が不満足だから
  
   産総研のチタン酸負極・マンガン正極が 
   6000充放電 200kw6分充電可能  釘刺して熱暴走しないなら
   「直近の戦力」になるんじゃないのかな

>>1の売りは充放電速度のようだが
  ぶっちゃけ、回生ブレーキの分はキャパシタに一旦ためて
  電池に渡せばいいから、
  容量が画期的に上がる事=容量あたりコストが下がらない限り
  
   電気自動車高すぎるよ・・という市場の要求に合わない
    
 

     
83名無しのひみつ:2013/05/27(月) 16:36:35.93 ID:2LG712/m
【材料】立方格子構造持つ金属ルテニウム触媒の開発に成功、家庭用燃料電池の耐用年数向上へ/京大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1365236003/
【蓄電】酸化ニオブを用いた高性能スーパーキャパシタ材料を開発。大容量での急速充放電が可能に−UCLA
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366956235/
84名無しのひみつ
携帯充電はもうしなくていい? フリーエネルギー装置EEFG

http://news.toremaga.com/nation/nnews/346020.html
http://bizex.goo.ne.jp/column/ip_19/127/111/