Institute)の研究チームが、酸化グラフェンから作った「紙」をリチウムイオン電池の負極材として使うことで、電池の出力密度が大幅に向上したと報告している。グラフェンの紙に光を照射することで紙全体に無数の空隙を形成した。これにより、従来のグラファイト負極に比べて充放電速度が10倍高速化したという。論文が掲載されている。光熱作用で還元されたグラフェンのSEM像。(出所:レンセラー工科大学)リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、大容量での蓄電が可能なため、車載用途ではEV/HEVの航続距離を伸ばすことができる。出力密度は低いため、急速充放電には向いていないとされる。充電に時間がかかることは、EV/HEVの普及を阻む要因の1つとなっている。今回の論文によると、グラフェン負極を用いた場合、充放電レート40Cでの1000サイクル以上の充放電試験において、容量密度156mAh/g、出力密度10kW/kgの性能が安定して得られたという。グラファイト負極に比べてエネルギー密度を落とさずに高い出力密度を実現していることになり、急速充電可能な車載用リチウムイオン電池への応用が期待される。従来のグラファイト負極の出力密度が上がらない理由は、リチウムイオンがグラファイト負極の端部からしか出入りできず、グラファイトを構成する個々のグラフェン層をゆっくりと通過していくためであると考えられる。この問題を解消するため、研究チームは今回、大面積の酸化グラフェンの紙を形成する技術を利用した。酸化グラフェンの紙は、通常のプリンタ用紙と同じくらいの厚さがあり、大きさや形状は自由に加工できる。この紙にレーザー光またはデジタルカメラのフラッシュライトを照射すると、紙全体にわたって光熱に起因する亀裂、空孔、ボイドなど無数の欠陥が生じる。光熱作用で還元された酸素の圧力によって紙の厚さは5倍ほども膨張し、グラフェンシート間に多数のボイドを形成する。した欠陥の存在によってリチウムイオンの層間移動速度が上がり、グラフェン負極の出力密度が向上すると考えられる。写真は、光熱作用で還元されたグラフェンのSEM像。酸素の放出によって膨張した構造が見られる。層間にスペースが空いたグラフェンシートのネットワーク構造が形成され、より多くの電解質に浸されることで、リチウムイオンが効率よく出入りできるようになるという。研究チームは、グラフェン負極を用いたリチウムイオン電池で100Cを超える超高速充放電も可能になるとしている。「長さ1メートルのCNT作れる」ライス大らが報告。位相欠陥の修復機構をシミュレーションで解明NIST、光の圧力で動く可動式ミラー開発。「グラフェン・ナノリボンを真っ直ぐ立たせて超高密度デバイス作れる」ライス大らが報告。投稿ナビゲーション前の投稿英NPLら、常温常圧メーザーの開発に成功次の投稿ハーバード大、ナノアンテナによる極薄平面レンズを開発。定番記事マックス・プランク研究所ら、絶対零度より低温の気体を実証。