外国メディアの報道によると、日本は、新しいカソード材料の発明により、バッテリー容量を2倍以上増やすことができると発表しました。
日本材料科学研究所（nims）は、最近、研究グループの1つが、酸化マンガンナノシートとグラフェンを交互に重ねる材料の合成に成功したことを発表しました。リチウムおよびナトリウムイオン充電式電池のカソード電極材料として、複合材料は電池の充放電容量を2倍以上改善し、電池の寿命を延ばすことができ、それにより容量と寿命の両立しない問題を解決します。
図：酸化マンガンナノシートとグラフェンの重なり
高容量は、二次電池の目標の1つです。現在、カソード電極は炭素材料を使用しています。理論的には、遷移金属酸化物は容量が大きく、炭素材料の代替品になると予想されます。特に、層状構造を有する酸化マンガンは、剥離されて単一分子ナノシートを形成し、これはカソード電極として使用される。すべての表面がアクティブであり、容量を大幅に増やすことができます。ただし、酸化マンガンの難易度は充放電を繰り返すと構造が簡単に破壊され、ナノシートも凝集して塊になりやすくなります。
チームは溶液に酸化マンガンナノシートを分散させ、グラフェンと混合してインタラクティブな多層複合体を合成しました。酸化マンガンとグラフェンは負に帯電しており、通常相互に排他的です。 2015年には、グラフェンを化学的に修飾して正に帯電させることで拒絶の問題を解決し、金属酸化物カソード材料の最高容量と最長寿命を達成しました。
今回は、複合材料の分子レベルからの2つの物質により、高い特性を達成することは困難でした。複合材料は、充電式電池での使用に加えて、スーパーキャパシタや電極触媒などのエネルギー貯蔵および変換システムの性能を劇的に向上させることができます。
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