02 5月 2019

【論文紹介】Rechargeable Ultrahigh-capacity Tellurium-Aluminum Batteries

出典:https://bioage.typepad.com/

Energy & Environmental Science doi: 10.1039/C9EE00862D
・北京工科大学の研究者らは、北京工科大学の同僚と共に、超高容量のテルル – アルミニウム二次電池(TAB)を構築するためのテルルナノワイヤ正極の可能性を実証した。
・既報のアルミニウムイオン電池正極のカルコゲン(硫黄、セレン)は100mAh/gを超える容量が報告されているが、電気伝導性が低いため、導電剤が多量に必要であり、電極としては大きな容量は取り出せない。
・今回、カルコゲンの中では導電性の高いテルルに着目し、テルルナノワイヤを合成した。
・さらに、可溶性のテルルクロロアルミネート化合物のシャトル効果を抑制する目的で、還元グラフェン酸化物の導電助剤と、セパレータへのカーボンナノチューブの修飾を行った。
・これにより、1.4Vの平均電圧で1260mAh/gのアルミニウムイオン電池用正極を実証した。
<元記事>https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/EE/C9EE00862D#!divAbstract

Alイオンの特徴を生かすには軽さではないだろうか。このような材料の選択はそれを生かすものである。さらに生かすには、外装材料を簡略化していく必要がある。そうすると電解液にもうひと工夫ほしいところである。

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03 5月 2018

【論文紹介】Polypyrenes as High‐Performance Cathode Materials for Aluminum Batteries

Advanced Materials, 2018; 30 (15): 1705644 DOI: 10.1002/adma.201705644
・安価で高安全な二次電池としてのアルミニウム金属電池の新規正極材についての報告。
・アルミニウム電池の課題として、正極の高容量化と、電解質(塩化アルミ)の腐食性があった。
・本報告では、ポリ(ニトロピレンーCoーピレン)を正極材として用いることで、1.7Vの放電電圧で100mAh/gの可逆容量を確認。
・正極集電体として、窒化チタンを用いることで、耐腐食性と導電性を両立した。
・作製したアルミニウム金属電池はエネルギー効率86%で1000サイクル以上安定して充放電を繰り返すことができた。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201705644

28 12月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Ultrafast all-climate aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life

出典:http://advances.sciencemag.org/

Science Advances 15 Dec 2017:Vol. 3, no. 12, eaao7233 DOI: 10.1126/sciadv.aao7233
・浙江大学の研究者が、急速充電可能なアルミグラフェン二次電池を開発した。
・正極にアルミニウム金属、負極にグラフェンフィルムを用いたこの電池は、数秒で完全充電でき、さらに、数十万サイクルの設計寿命を有する。
・250,000回の充電後に、その容量の90%以上を維持し、400A/gの電流密度で129mAh/gの容量が得られる。
<元記事>http://advances.sciencemag.org/content/3/12/eaao7233

26 10月 2017

【論文紹介】Reversible magnesium and aluminium ions insertion in cation-deficient anatase TiO2 : Nature Materials

出典:https://www.nature.com/

Nature Materials 16, 1142–1148 (2017) doi:10.1038/nmat4976
・Mg2+, Al3+を可逆的に挿入脱可能な多価イオン電池用正極材について。
・アナターゼTiO2にインターカレーションサイトとして機能するチタン空孔を導入するために、アルカリ土類金属元素をドーピングした。
・多価イオンがチタン空孔に優先的に挿入されるため、純粋なTiO2よりも大きな可逆容量が得られることを確認。
<元記事>https://www.nature.com/nmat/journal/v16/n11/full/nmat4976.html

24 9月 2017

【論文紹介】Reversible magnesium and aluminium ions insertion in cation-deficient anatase TiO2

Nature Materials (2017) doi:10.1038/nmat4976
・マグネシウム、アルミニウムイオン等の多価イオン電池の負極材としてのTiO2の改質について。
・アナターゼ型TiO2に欠陥を導入し、高濃度の微視的な穴を形成した。
・この欠陥にマグネシウムウオン、アルミニウムイオンが可逆的に挿入脱離することを確認した。
<元記事>http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4976.html?foxtrotcallback=true

12 8月 2017

【論文紹介】Open-Structured V2O5·nH2O Nanoflakes as Highly Reversible Cathode Material for Monovalent and Multivalent Intercalation Batteries

Advanced Energy Materials Volume 7, Issue 14 July 19, 2017;DOI: 10.1002/aenm.201770077
・V2O5·nH2Oは多電子酸化還元反応を示し、大きなイオンや多価イオンをホストすることが可能な高容量層状正極材料として注目されている。
・しかしながら、V2O5·nH2Oは構造の不安定さ、電子及びイオン伝導性の低さの課題がある。
・今回、導電性のステンレスメッシュ状に直接自己組織化花弁状V2O5·nH2Oナノフレークを水熱法で合成し、300℃で熱処理することにより、構造の安定化、電気及びイオン伝導を改善することができた。
・結果として、2.0〜4.0VでNa及びLiイオンを100サイクル挿入脱離させた後に、それぞれ110mAh/g、250mAh/gの容量を確認した。
・また、Alイオンを用いて0.1〜2.5Vで100サイクル後には80mAh/gの容量であった。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201770077/full

12 2月 2017

【論文紹介】High Coulombic efficiency aluminum-ion battery using an AlCl3-urea ionic liquid analog electrolyte

出典:http://www.pnas.org/

PNAS January 31, 2017 vol. 114 no. 5 834-839, doi: 10.1073/pnas.1619795114
・アルミニウムイオン電池の電解液についての報告。
・アルミニウムと黒鉛から成るアルミニウムイオン電池は、安価な材料からなるため、低コストな電池として注目されている。
・しかしながら、これまではイオン液体を電解液として用いた研究が多くなされており、コストアップの原因となっていた。
・今回、尿素と塩化アルミニウムの混合物を電解質として用いることで、低コスト化を達成した。
・更に、高いクーロン効率、長寿命を確認しており、電池性能も向上する。
<元記事>http://www.pnas.org/content/114/5/834.abstract

15 5月 2016

【論文紹介オープンアクセス】An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery : Nature : Nature Publishing Group

出展:http://www.nature.com/

Nature 520, 324–328 (16 April 2015) doi:10.1038/nature14340
・7500サイクル以上の長寿命、高速充電、折り曲げ可能で、安価なアルミニウム二次電池についての報告。
・負極にアルミニウム、正極に三次元発泡グラフェンを用いた。
・負極では金属アルミの溶解/析出反応、正極ではグラファイトへのクロロアルミン酸アニオンの挿入/脱離反応を生じる。
・電解液には不燃性のイオン液体を用いて安全性を確保した。
・放電電圧は約2Vで、70mAh/gの容量密度、効率98%。
・正極は4000mA/gの大電流で1分での充電が可能。
・劣化なしで7500サイクル以上。
<元記事>http://www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html