原子を整列させることにより、充電速度と電気容量の両立!スーパーキャパシタの実現に向けて!

普段何気なく使っているモバイル機器。使えば使うだけバッテリーの中の電気は消耗されるため、また充電しなきゃいけないのかとか充電時間が長いんだよなとか思ってしまうこともしばしば。大容量で、しかも充電時間が短い、そんなバッテリーがあったら、夢のようだと思いませんか?そんな夢のようなバッテリーの開発も実は進められていたりするんです。

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バッテリーとキャパシタ

カルフォルニア大学ロサンジェルス校の研究チームは、長持ちし、短時間で充電でき、高電圧を供給できるキャパシタ開発を行っている。

現在、電気を蓄えられる構造としては、バッテリーとキャパシタ(コンデンサとも呼ばれる)という構造が使われている。

バッテリーでは現在、ノートパソコンやスマートフォンなどに用いられているリチウムイオンバッテリーが一般的であり、化学反応を用いて大容量の電気を蓄えることができる。

充電には比較的時間がかかるのだが、現在用いられている容量であれば数時間で満充電状態にすることができる。

キャパシタはバッテリーより充電時間は短く、高電圧の電力を供給できるのだが、蓄えられる電気容量はバッテリーよりも少ない。

つまり少ない電気を一瞬で蓄え、一瞬で放出するための構造というわけだ。

どちらも一長一短あり、蓄えられる電気容量と充電・放出のスピードはトレードオフの関係にあるのが現状である。

充電速度と容量の両立

だが研究チームが目指すものは、高速充電でき、大容量の電気ストレージである。

そこで大容量の電気を蓄えられるが充電速度の遅い三酸化モリブデンに注目し、その原子構造をデザインすることにより、高速充電が行えるよう研究を進めた。

そして三酸化モリブデンの原子を整列させることにより、電子とイオンを迅速に移動させられることを証明した。

つまり高速充電と大容量を両立させることができる可能性が示唆されたのだ。

このような構造はoxide supercapacitorと呼ばれる。

今後、モバイル機器の必要電気容量が増大することが見込まれるため、重要な発見であると考えられる。

モバイル機器は普段使って、もう一般的になってしまっているだけあって、不満があるとそこが目立ってしまいます。一昔前には考えられなかったスマートフォンで思いもよらないほど便利になったのに、その便利さを忘れて、不満ばかり出てくるというのが人間の欲なのでしょう。

ですがそのモバイル機器には我々が想像もできないほど、多くの人の時間と努力、そして資金が注ぎ込まれ開発されたもの。我々が便利な生活を送れているのも、そういった研究者や開発者のおかげだということを忘れてはいけないのではないでしょうか。

感謝してるけど、不満は出てきてしまうよ、なんて人もいるでしょう。でもそれは実は新たな課題であり、次の研究開発につながるネタなわけです。現在ではなかなか研究開発者に直接こういった不満をぶつける場というのはありませんが、一般の人と研究開発者をダイレクトにつなげるプラットフォームなどができると、消費者にとって本当に利用価値のある製品開発がしやすくなるのかもしれませんね。

元記事はこちら(UCLA team makes step toward long-lasting, fast-charging and high-powered energy storage. Promising advance could lead to laptop computers that fully charge in minutes, last for hours)

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