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電力

ナノ技術を使った新たなスーパーキャパシタ 34

ストーリー by hylom
まだ実用化までは長そうではある 部門より

昨今、急速充電が可能な新たな二次電池として「スーパーキャパシタ(電気二重層コンデンサ)」が注目されている。スーパーキャパシタはコンデンサの一種であるため短時間で充放電が可能で、また充放電による劣化が少ないとされている。一方で現時点では蓄えられる電力が少ないといった問題があり、まだ既存の蓄電池を置き換えるには至ってないが、このたび高エネルギー密度を実現できるという新技術が開発されたそうだ(ACS Nano掲載論文GIGAZINEEngadget)。

今回開発された技術は、ナノサイズのワイヤに2次元的な金属素材を巻き付けた円筒をキャパシタとして使用するもの。これにより、微細なキャパシタを高密度に実装して高いエネルギー密度を実現できるようだ。ただしまだ実証実験段階であり、直ちに製品化できるというものではないという。

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  • また爆発するガジェットが増えませんよに

  • ながらく実験用電源としてケンウッドの電源を愛用しているけど、最近は健忘症になって設定した電圧や電流を憶えてくれない。電源切るときれいさっぱり。
    メモリバックアップがリチウムのコイン電池なら交換でもと思ったけど、どうやらスーパーキャパシタらしい。
    バッテリではないけれど、コンデンサでもないかんじ。

    • by Anonymous Coward on 2016年11月30日 9時57分 (#3122272)

      キャパシタとコンデンサの違いを詳しく。
      この技術は内部構造はともかく、外部的なふるまいは普通のコンデンサとなんら変わらないように見えるけど。

      あと、これをケータイの主電源に使いたいと言っているようだが、放電するにつれ電圧がe^(-t/RC)に比例してどんどん下がっていくコンデンサをそんな効率的に出力制御できるのかな。

      親コメント
      • 30年位前に太陽電池を使った腕時計が出始めたころは、発電できないときのための蓄電には複数のキャパシタを使い、電圧下がってきたら複数のキャパシタを直列接続に切り替えて電圧を確保する、みたいなことをやっていたようです。

        当時の時計に比べると最近の電子機器は消費電力が大きいので、同じような手法が可能かどうかはわかりません。

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        • by Anonymous Coward

          発電機能のある腕時計の電源は、大抵がスーパーキャパシタではないですか?
          もちろん、スーパーキャパシタ自体を直並列切り替えてなんてことはしてないですが、
          その後につながる電源回路ではチャージポンプを使ってる場合もあるので、そっちでは同じことやってますね。

      • by Anonymous Coward on 2016年11月30日 10時42分 (#3122314)

        > キャパシタとコンデンサの違いを詳しく。

        同じものだ。

        > これをケータイの主電源に使いたいと言っているようだが、放電するにつれ電圧がe^(-t/RC)に比例してどんどん下がっていくコンデンサをそんな効率的に出力制御できるのかな。

        化学バッテリーより定電圧にする効率が落ちるのは確か。それにキャパシタゆえ、自己放電が大きいので、
        バッテリーに求められる何日も大電力を保持しておけるようなモノになるかはあやしい。

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        • by Anonymous Coward

          出力密度と充電速度にメリットはあるのだから、ハイブリッドなこととか無理なのかな?
          キャパシタで急速充電しつつ、充電完了後にその電力をLi電池に移して消費するとか。

          エネルギー効率は極端に下がるけど、それでも急速充電が強く求められるような環境向けに。

          • by Anonymous Coward

            これまでの電気二重層キャパシタは容量がでかいと言っても、電解コンに比べて大きいという程度で、
            とてもバッテリーのエネルギー密度に追いつくようなものではなかったので、そういうアイディアは
            現実的ではなかった。

            しかし、今回の発明ではリチウムイオンバッテリーのエネルギー密度を超えるようなものが出来る可能性もある
            ということのようだ。だとすると、実用化の目途がつけば、ハイブリッドタイプの蓄電システムというのも
            できるかもしれない。ただしその場合は、繰り返し充電の寿命は、寿命が短いほうに引きずられてしまう。

      • by Anonymous Coward

        > キャパシタとコンデンサの違いを詳しく。
         
        キャパシタは英語で、コンデンサは日本語かな。

      • by Anonymous Coward

        >スーパーキャパシタはコンデンサの一種であるため

        スーパーカーは自動車の一種であるため、

        ぐらいに間抜けな記述

      • by Anonymous Coward

        一般の電解コンデンサなどと電気二重層コンデンサは容量が何桁も違うので、それぞれの別名として単にコンデンサ、スーパーキャパシタを使う場合がある

      • by Anonymous Coward

        電力効率を重視する用途で使うなら、普通はDCDCで一回3Vor5Vぐらいに昇圧/降圧してから使用します。
        最近はDCDCの効率も上がって、90%近くあるので、放電時はそれほど使いにくいわけではありません。
        向上したとはいえ、リチウムイオンバッテリよりまだエネルギー密度が低いことが一般的にならない理由です。

        電圧については、放電時よりもむしろ充電時の方が問題でしょうね。
        リチウムイオンバッテリなら、充電時に使用する電圧は3V~4Vぐらいで幅が小さいので、簡単な回路でも電力効率を高くできます。
        それに対して、スーパーキャパシタの場合、定電圧で充電するとものすごく充電効率が低いので、高速に充電すると充電回路が相当に発熱します。
        これを避けるには、充電側にも出力可変のDCDC回路が必要です。

  • by Anonymous Coward on 2016年11月30日 8時45分 (#3122226)

    これがすぐに実用化するとは思えないが発想としては当然の流れだろうな
    太平洋戦争中日本で軍用に開発されていた頃はかなり巨大なものだったようだが
    戦後も改良が続けられ和紙やセラミック、カーボンなどの素材を用いて限界ギリギリまで高密度化が進められてきた
    旧来のやり方ではとっくに限界に来ているのでナノテク以外ではこの先には進めない
    その一方自動車などの省エネ化で需要が増大しているので市場は巨大
    改良が進めば需要は更に増える
    当然開発投資も増大する
    この先開発速度が加速するのは確実
    ナノテク自体の産業革命が起きる可能性が高いと思う

    • いいかげんスーパーキャパシタ系の

      新技術が開発された!(どーん

      ってのはお腹いっぱいなんだよなあ。それに毎回決まって「実験段階である」とか「実用化は(数年)先を*目指している*」って感じで締められるからね。しかし普及や実用化の阻害要因って何なんだろう。こういう記事を上げることによってビグザムが量産した暁にはとかいう謳い文句で金を集めるような人が出てくるから定期的にでるんだろうけどさー

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      • by Anonymous Coward

        たいていは量産技術と量産コストだろう。
        それ以前に実用にするには致命的な欠点があったりする場合も多々あるが。

        • by Anonymous Coward

          リチウムイオンキャパシタは試作ならいくらでも作れる物ですが、量産されてませんね。
          SUBARUがカネボウからこの技術目的で部門ごと(技術と人、施設は買ってない)買い取ったのに、結局量産化出来ずにいます。
          別のもともと紡績が本業の会社にお願いしたらEDLCならいいけどLICは無理と言われたらしいです。

      • by Anonymous Coward

        そもそも実用化を議論出来る以前の、ミクロな素子レベルでの要素技術に進歩がありましたという話だから
        マスコミ発表する時には実用化されたあかつきにはナンタラカンタラという尾ひれをつけるのがお約束

      • by Anonymous Coward

        ビグザムが量産云々は、ドズルが追い詰められてなかばヤケになって言ってるセリフだからね。
        もっと冷静な時は「こんなもんよりドムをくれ」とまともなことを言っている。

      • by Anonymous Coward

        日清紡もやめたしトヨタもルマンで使うのやめたもんねえ

      • by Anonymous Coward

        岡村センセイが推してた頃は期待が高かったのになぁ。 久米/ニュースステーションでロケの電源を全部スーパーキャパシタで供給とかやってたし。

        最近は話題にも上らなくなったノートPC用燃料電池よりは少しマシだな。

        • by Anonymous Coward

          > 岡村センセイが推してた頃は期待が高かったのになぁ。 

          加速時、減速時に、コンデンサがどーん、どーんと破裂するって話はありましたな。

          # 「バババババーンと破裂する」訳ではないのかあ

    • >旧来のやり方ではとっくに限界に来ているのでナノテク以外ではこの先には進めない

      そこからまた別の方法に進んだ時にきっとまたまた
      「新たなスーパーキャパシタが開発された!まだ実験段階ダガシカシ待て詳細!」
      というテンプレが炸裂するのに違いない。

      #またまたまたまたくらいにデジャビュ感じつつ

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      • 電気二重層の容量を増やすには、表面積をいかに拡げるかなので、微細技術は重要ではありまする
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        • by Anonymous Coward

          今回の発表の肝は正にそこですね。
          実用化の時期などの具体的なコメントは有りませんが。

      • by Anonymous Coward

        よっこらせと量産技術を超えたところで、今度は経済性って高い山が聳え立って居るしな。
        挙句、それらが揃って突破されたとしても商業的に成功するって保証はないと来たもんだ。

  • by Anonymous Coward on 2016年11月30日 10時28分 (#3122307)

    どっちが高密度なの?

    # ナノサイズのワイヤが焼けそう。

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192.168.0.1は、私が使っている IPアドレスですので勝手に使わないでください --- ある通りすがり

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