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テクノロジー

既存のリチウムイオン電池やキャパシタよりも優れた全固体型セラミックス電池が開発される 63

ストーリー by hylom
実用化の壁は 部門より

東京工業大学やトヨタ自動車、高エネルギー加速器研究機構の研究者らが、リチウムイオン二次電池の3倍以上の出力特性をもつ全固体型セラミックス電池の開発に成功したと発表したNature Energy掲載論文)。

開発された全固体電池は「Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3」および「 Li9.6P3S12」という超イオン伝導体を使用するもので、現在一般的に使われているリチウムイオン電池と比較して高速に充電でき、高い出力が行えるのが特徴だという。さらに、-30℃の低温や100℃の高音でも優れた充放電特性を示すという。

これらの特性は既存のリチウムイオン電池だけでなくキャパシタよりも優れているとのことで、次世代蓄電デバイスの最有力候補となるという。

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  • by qpwoeiru (47171) on 2016年03月24日 11時38分 (#2985522) 日記

    寒冷地でのデジカメ等電子機器使用が捗りそう

  • by the.ACount (31144) on 2016年03月24日 12時29分 (#2985542)

    ググってみたら結晶と液体の中間の性質を持つなんて書いてあったから、液晶みたいなもんかね?

    --
    the.ACount
    • by yutarine (14862) on 2016年03月24日 17時24分 (#2985746) ホームページ 日記

      超イオン伝導体とか初めて聞いたんで調べてみた。研究の歴史としては100年近くあるみたい。
      通常のイオン結晶だと溶融(液体)状態まで温度を上げないイオンは動けないので電気を通さないが、超イオン伝導体では結晶の骨格を保ちながら一部のイオンが結晶格子内部で動きまわりやすい状態のため電気を通しやすい。
      陰イオンは動きまわり難いから格子として固定されるけど(重いとか半径が大きいから?)、陽イオン(例:リチウム)は動ける状態。電荷を持った粒子が動けるということは、電気的には電子が動くのと同じようなもんなので、すなわち電圧をかけてやれば固体なのに電気が流れる(金属とは電気伝導のメカニズムが異なる)。

      なぜ陽イオンが動きまわりやすいかは、おそらく固体内の陽イオンが感じる静電ポテンシャルが弱いからだと思われる(特定方向には強かったり弱かったり?)。低温にしていけば熱運動が出来なくなり陽イオンも束縛されて通常のイオン固体のようになると思うけど、ある一定の温度領域では超イオン伝導体として振る舞うとかそんな感じかしら。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      イオン伝導とはなんぞ?と調べると、
      通常電子が動くのが電流だが、イオンが動くことで電流が流れるのがイオン伝導だと。

      水中ならまだしもイオンが固体中でするする動くのは画期的なのだろう。
      なので超とつけたと。

      理屈はわかったが、実際どんなものが超イオン伝導体なのかはさっぱり。

    • by Anonymous Coward

      いろんな構造のものがありますが、例えば(原子レベルの大きさの)トンネル状の構造をもつ酸化物なんかがあります。
      このトンネルにイオン(例えば今回の例で言えばリチウムイオン)がいて、トンネル内を移動できる。そうすると、固体を維持する骨格構造はそのままに、特定のイオンだけが移動できることになります。
      #他にも層状だったり、骨格側のイオンの隙間が大きくてそこを自由に動けたりといくつかの構造が可能。

  • by albireo (7374) on 2016年03月24日 23時42分 (#2985962) ホームページ 日記

    トヨタは単独の民間企業として唯一スプリング-8内に研究施設を持ってる [wikipedia.org]と聞いてたけど、こうやって具体的な成果が出ると「おおっ」って感じですね

    --
    うじゃうじゃ
  • 普通の電気屋はタンタルコンデンサを思い浮かべるので、自動的に「故障モードは短絡じゃないよね?」という質問を発するまでがワンセット。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 6時56分 (#2985391)

    Li以外、ありふれた元素で構成されているのがいい感じですねぇ
    #Liも海水とかから採れるんだっけ?

    • by Anonymous Coward

      リチウムイオン電池散々使っておいて何を・・・
      量はともかく存在はありふれてますな。

    • by Anonymous Coward

      海水や温泉水からリチウムを採集する試みはあるにはあるが、今のところ実験室段階。
      現在のリチウムはすべて鉱山から掘り出されているので割高。

      • 南米や中国は塩湖の水や塩からリチウムを生産しているよ。可採埋蔵量もそちらの方が多い。
        例えばアニメのOPEDで風化がモチーフとして多用される(と言うか、あおきえい監督がOPEDを演出すると必ず出て来る)ウユニ塩湖だけどもあそこも有望な資源があるとされてるね。今のところクッソ不便な所に在るから手付かずだけれども、いずれあそこも採掘で凸凹になるんだろう。
        オーストラリアやアフリカは鉱石からの採掘になる。

        親コメント
  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 7時25分 (#2985397)

    中国では既にスーパーキャパシタ搭載電車やバスが走っている
    駅や停留所で停車するごとに高速充電すれば蓄電池の軽量化が可能だ
    これはルート配送車やゴミ収集車等にもいえる
    充放電回数の制限がなければコストも有利になる
    また劣化が進んで車載用としては利用できなくなってもオンサイト用に流用することも可能
    欧州では既に電気自動車用中古バッテリーで系統電力用蓄電システムの構築が研究されている
    ここまで来ると
    資源、排ガス、廃棄物、地球温暖化等いろんな問題の突破口になるかも

    • by Anonymous Coward

      どうやって電気作るのー?というところに行きついちゃうけどね

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 8時01分 (#2985400)

    ざっと見てたので、一瞬オーディオ用に最適と書かれているのかと思ってしまった。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 8時27分 (#2985408)

    プレスリリースの図4とか見るとエネルギー密度も優れているようで、これは期待できますね。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 9時07分 (#2985428)

    いろんな所がいろんなアプローチで「発見」「開発に成功」してきたエネルギー新技術。
    「有望そう」「早く来い」
    素直に、期待の声が上がる。

    でも、ここからが長い。 やたら長い。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 9時49分 (#2985452)

    高速充電、高出力
    容量倍増は無いのか…

    • by Anonymous Coward

      倍増はないけど今のリチウムイオン電池と同等か少し多いぐらい。

    • by Anonymous Coward

      とりあえず性能が良ければ、
      たくさん積めば解決する。

      特に電気自動車。高速充電できる電池は必須と言っていい。

    • by Anonymous Coward

      体積あたりの容量を求めるのか、重量あたりの容量を求めるかによって答えは違うでしょうね

    • by Anonymous Coward

      今の電池はイオン化傾向で容量がほぼ決まるので倍増はもう無理。
      生ごみ入れたらタイムスリップするぐらいのブレイクスルーが必要。

      • by Anonymous Coward

        今の電池はイオン化傾向で容量がほぼ決まるので倍増はもう無理。

        世の中にはイオン化傾向なぞ関係のない「物理電池」と云うのがあって、原子力電池やソ連の人工衛星用原子炉(熱電対で発電するある種の物理電池)なんかの容量は、桁違いに高い。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 10時07分 (#2985463)

    なんだそりゃ
    腸電磁とどこがちがうのか

    • by Anonymous Coward

      >腸電磁

      「内臓レディ」(中山たろう)思い出した。

    • by Anonymous Coward

      「超・イオン伝導体」です。

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 15時00分 (#2985667)

    変なハイブリッド車ばかり集まって競ってるLMP1が潰れる前に何とかねじ込んでほしいところ

  • by Anonymous Coward on 2016年03月24日 18時49分 (#2985787)

    おっさんだからか知らんが各元素の後に少数が付いているのがよく分からん
    セラミックにするときの原料配合比なのか?

    • by Anonymous Coward

      分子じゃないからです。結晶構造。
      構成元素の構成比を出すと、構造が非常に大きいのでそういう数字になるらしい。

      • これは実験で得られた組成を速報値として持ってきてるのでは?結晶でも結局は基本格子の繰り返し構造になるんで、単純な組成比として表すことができるはずだし。
        今回は特異な電気的特性を持つ物質が発見できたって発表なんで、今後詳細に結晶構造を特定できれば別個で発表されるんじゃないですかね?

        # 実際の結晶構造解析での特定手順とかはよく知らないけど

        親コメント
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