18 8月 2019

【ニュース】奇跡の素材グラフェンを使ったバッテリー、2021年からスマホに使われ始めそう | ギズモード・ジャパン

・スマホのバッテリーに、完璧すぎる素材グラフェンを使う。その研究開発をサムスンがほぼ完了させたそう。
・現在主流のリチウム電池にくらべると、約45%の容量アップが見込めるとのこと。
・もうひとつは急速充電のスピードアップ。満充電まで30分かからないとか。
・そんな夢と電気の詰まったグラフェン電池を搭載したスマホを、サムスンは2021年末までにリリースする可能性があると伝えられている。
<元記事>https://www.gizmodo.jp/2019/08/graffen-battery-smartphone-2021.html

グラフェンを奇跡の素材と表現した時、ディラック粒子の活用を意味すると思うが、そういうことを意識しているのであろうか。半導体デバイスでトップを走るサムスンがそのような基礎的な理解はあるとは思うが。

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01 5月 2019

【論文紹介】A free-standing reduced graphene oxide aerogel as supporting electrode in a fluorine-free Li2S8 catholyte Li-S battery

出典:https://www.sciencedaily.com/

Journal of Power Sources, Volume 416, Pages 111-117 doi: 10.1016/j.jpowsour.2019.01.081
・LiS電池の液状硫黄正極液の導電助剤として、多孔質酸化グラフェンエアロゲルを用いた。
・多孔質酸化グラフェンエアロゲルは高い電気伝導性を有し、電気化学反応のための表面積が大きい。
・多孔質酸化グラフェンエアロゲルはスポンジのように液状硫黄正極電解液を大量に含浸することができるため、硫黄充填量を増加させることができる。
・これにより、6.4mg/cm2の硫黄目付量が達成され、これにより作製したLiS電池は350サイクルで容量維持率85%を実証した。
<元記事>https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775319300916?via=ihub

開発した多孔質酸化グラフェンエアロゲルの使い方の提案の一つといった論文だろう。
このような方法が最適化は判断できないが、電極構造の進化で電池特性を向上させる余地はまだまだあるのではないだろうか。

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13 4月 2019

【論文紹介】Anti‐Oxygen Leaking LiCoO2 – Sharifi‐Asl – – Advanced Functional Materials

Advanced Functional Materials, 2019; 1901110 DOI: 10.1002/adfm.201901110
・イリノイ大学シカゴ工科大学の研究者らが、グラフェンで被覆したコバルト酸リチウムの熱安定性を高め、高電圧での酸素放出を抑制することを確認した。
・rGO/LCOの界面において、強いC-Ocathode結合を形成しており、それによって酸素放出を抑制する。
・このグラフェン被覆LCOは高いカットオフ電圧において、未被覆品に比べて顕著にサイクル容量維持率が向上することを確認した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201901110

高電位で活物質が分解しない対策は、ドーパントや形状、結晶性の制御で行われることが多かった。
このような被服でも効果があるのであれば、新しい選択が増えたことになる。C-0結合云々の原理説明が正しければ三元系やNCAなどにも展開できるということになる。

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12 4月 2019

【ニュース】全固体充電池搭載モデルもあるフルEVスポーツ「フィスカー エモーション EV」、日本での受注スタート! – GENROQ Web

・アメリカのフィスカー社が開発した高級スポーツEV「エモーション EV(EMotion EV)」の予約受付をスタートした。
・グラフェンスーパーキャパシタ充電池搭載モデルと、全固体充電池搭載モデルをラインナップ。
・グラフェンスーパーキャパシタ充電池搭載モデルは、1回の充電あたりの最大走行距離が約640km。急速充電「UltraCharger」システムに対応したことで、わずか9分間で約205km分の走行容量まで充電することができる。
・日本におけるデリバリーは、グラフェンスーパーキャパシタ充電池搭載モデルが2019年、全固体充電池搭載モデルが2021年を予定している。
<元記事>https://genroq.jp/2019/04/20642/

流石にこの手の発表は新鮮さを失ってきているように感じる。EVの販売方法として充電を売りにするのが正しいと思わない。訴求すべき点は他にある。
また、急速充電が可能な全固体電池の存在を聞いたことがない。

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17 3月 2019

【論文紹介】Recent Advances of 2D Nanomaterials in the Electrode Materials of Lithium-Ion Batteries | Nano

NanoVol. 14, No. 02, 1930001 (2019)
・近年のリチウムイオン電池における二次元ナノ材料の研究進捗のレビュー。
・二次元ナノ材料は、横方向のサイズが100nmより大きいシート状構造を有し、厚さは単一原子または数原子にすぎない。
・このユニークな構造は、比表面積が大きく、拡散距離が短く、導電性が優れており、電気化学的および熱的安定性など、その優れた特性を備えている。
・このレビューでは1)サイクル性能を向上するグラフェン複合材料(グラフェン修飾LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4など)、 2)より高い理論容量を有するV2O5。 3)良好な熱安定性を提供するLi2MSiO4。 4)その他(共有有機骨格)についてまとめられている。
<元記事>https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/S1793292019300019?utm_source=eureka_alert&utm_medium=press_release&utm_campaign=eureka_NANO&

二次元ナノ材料を使うことを電池設計の考え方まで拡張できたら活躍の場が広がるかもしれない。電池設計は、様々な要件をバランスよく達成する必要があり、NGの項目があってはならない。

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31 12月 2018

【論文紹介】Lithiation-Aided Conversion of End-of-Life Lithium-Ion Battery Anodes to High-Quality Graphene and Graphene Oxide – Nano Letters

出典:https://pubs.acs.org/

Nano Letters doi: 10.1021/acs.nanolett.8b04410
・グラファイトから酸化グラフェンの製造方法。
・充放電を繰り返したグラファイトはリチウムイオンの挿入脱離に伴い、グラフェン層間のファンデルワールス力が弱まり、層間剥離を容易にする。
・それ故、新品グラファイトの層を剥離して酸化グラフェンを製造するよりも、廃電池から取り出したグラファイト負極のグラファイトから製造したほうが、均一で優れた導電性の酸化グラフェンが高効率で取得できる。
・この発見は、リチウムイオン電池をスマートにリサイクルするための新たな可能性を示している。
<元記事>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04410


◯解説:
正確な情報ではないが、中国ではナノチューブやグラフェンのようなナノカーボン材料がすでにかなりの量が市場に注入されている。その市場は機械的な強度が求められるものの比率が高い。電池ではなく。
一昔前は、性能やコスト度外視で新しい材料を市場に投入するのは日本企業がやってきたことである。確かに利益にはすぐに結びつかないが、競争力のある技術力を得ていた側面はある。今では中国がそれをやっており、日本では「死のカーブ」のようなことを理由に研究所と呼ばれるところから出ることはないのをよく目にする。

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08 11月 2018

【ニュース】次世代バッテリーのカギは、驚異の素材「グラフェン」が握る|WIRED.jp

・グラフェンバッテリー市場は2022年には1億1,500万ドル(約130億円)に達すると予測されている。
・しかし、技術が向上するにつれポテンシャルはそれ以上のものになっている。この技術を研究している企業も、大きな注目を浴びているのだ。
・そのひとつが、中国企業のドンシュー・オプトエレクトロニクス(東旭光電)。同社はノートパソコン用バッテリーの容量をもち、たった15分で充電できるグラフェンスーパーキャパシタを発表した。
・英国オックスフォードシャーに本拠を置くザップゴー(ZapGo)は、単なる平らな層ではなく、起伏のあるグラフェンとカーボンナノチューブの合成物を用いている。同社初の製品(電動スクーター、クルマ用のジャンプスターター)は、18年後半に発売される予定・・
<元記事>https://wired.jp/2018/11/07/graphene-batteries-supercapacitors/

<X’s EYE> 
◯解説:
グラフェン中のキャリアがディラック粒子のような振る舞いをする可能性があることで注目を浴びた。電池関係で使われる際は、その性質を利用したわけではない。特異な形状を生かそうとしている。その際、(CNTなどにも通じるが)グラフェンにこだわる必要はあるのだろうか?

   
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29 1月 2018

【ニュース】次世代炭素素材、不ぞろい解消 名大が新合成法:一面:中日新聞(CHUNICHI Web)

・次世代の新素材として注目されながら、応用が進んでいない炭素物質「ナノグラフェン」を有機合成で作り出す画期的な新手法を、名古屋大トランスフォーマティブ生命分子研究所の伊丹健一郎教授(46)と村上慧特任准教授(32)らの研究グループが開発した。
・ナノグラフェンの作成は現在、炭素ガスを使って金属基板上に合成する手法が主流だが、形や大きさはバラバラで、作成効率が悪く、産業応用の壁になっていた。
・伊丹教授らのチームはまず、炭素原子が六角形に連なった「ベンゼン環」を「帯」のように連結。特殊な触媒などを使い、二本の帯の一カ所を接合することに成功した。最後はジッパーのように二本を結びつけることで、ナノグラフェンをつくった。
・人為的にコントロールできる手法を段階的に組み合わせるため、大きさや形がそろったナノグラフェンを効率的に合成することが可能になる
<元記事>http://www.chunichi.co.jp/article/front/list/CK2018012602000066.html

20 1月 2018

【論文紹介(オープンアクセス)】Crumpled Graphene Balls Stabilized Dendrite-free Lithium Metal Anodes

出典:http://www.sciencedirect.com/

Joule Volume 2, Issue 1, 17 January 2018, Pages 184-193
・リチウム金属電池のデンドライト発生を抑制する手法。
・リチウム金属を電析させる足場として、グラフェンボールを用いた。
・このグラフェンボールの足場を用いることで、12mA/cm2の電流密度で析出/溶解を繰り返してもデンドライトは発生しないことを確認。
・グラフェンボールの高い電気伝導性、大きな比表面積によって、10mAh/cm2の電流密度で750サイクルに以上に渡って97.5%の高いクーロン効率を維持した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435117301484?via=ihub

12 12月 2017

【ニュース】二次元物質「グラフェン」が永久機関になる可能性がガチ浮上! “夢の新素材”でフリーエネルギー時代突入か

・グラフェンが限りなくクリーンな無尽蔵のエネルギー源として活用できる可能性が急浮上してきた。
・米・アーカンソー大学の研究チームは、走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope)でグラフェンの動きを観察したところ、炭素原子のブラウン運動だけでなく、グラフェンのシートそのものも炭素原子と一緒に大きく動いていることがわかった。
・そして研究チームはVibration Energy Harvester (VEH)という専用の機器で、グラフェンの動きから微弱な電流を発生させるシステムを考案した。
・この機器によって10ミクロンの幅のグラフェンシートを用いて、損失なく連続的に約10マイクロワットの電力を獲得できる。
・部屋の気温だけで電力を供給できるこの技術は、あらゆるモノが情報を送信、受信、貯蔵するデバイスになる可能性を有している
<元記事>http://tocana.jp/2017/12/post_15308_entry.html