再生可能エネルギーの有効利用、電気自動車の性能向上に期待

電気工学科の松本聡教授は、株式会社MICC TEC(東京都新宿区/代表取締役 渋谷愛)と共同で、短時間での充放電が可能で大容量の電気を蓄えることのできる蓄電装置(キャパシタ)を開発する要素技術を確立しました。グラフェンにリチウムを加えた新材料を電極に用いることで、従来の活性炭を使ったものより約2倍のエネルギーを蓄電できるものです。太陽光や風力発電などの自然の力で発生したエネルギーも無駄なく利用できるほか、電気自動車のブレーキ時に失ってしまう運動エネルギーを蓄電装置に電気エネルギーとして効率的に回収し、モータの駆動エネルギーなどに充てることが期待できます。今後は小型・高性能なキャパシタとして実用化を目指します。

※なお、本技術は1月27日(水)~29日(金)に東京ビッグサイトで開催中の「nano tech 2016」にて展示・紹介しています

新材料を用いて製作した試作キャパシタ。企業と協力して実用化をめざす
新材料を用いて製作した試作キャパシタ。企業と協力して実用化をめざす
キャパシタセルの構造。電極に新材料を使用することで蓄電容量を効率良くUPさせた
キャパシタセルの構造。電極に新材料を使用することで蓄電容量を効率良くUPさせた

<背景>

2枚の電極の間で正負のイオンの層を形成させて、電気を蓄える電気二重層キャパシタは、蓄電池(バッテリー)に比べて電気エネルギーを短時間で効率良く充電・放電でき、劣化が少ないという利点があります。一方、蓄電容量が小さいため、大容量の電気を蓄え、長時間連続的に電流を流すためには、電極の静電容量を増やす技術が求められています。

<研究の概要>

松本教授は、株式会社MICC TECにより開発された還元型酸化グラフェンにリチウムを練り混ぜて作製した電極は、劇的に大きな静電容量を実現すること見出しました。新しい電極は実質的な面積が見かけよりも大きいため、より大きな電力量を蓄えられるという仕組みです。実際に、この電極を用いたキャパシタを試作したところ、従来の活性炭を用いたものの約2倍の蓄電が可能となりました。
蓄電容量が大きなキャパシタを用いれば、太陽光、風力発電などの需要と供給のバランスが取りにくい自然エネルギーを一時的に蓄え、必要に応じて使用することが可能となります。さらには電気自動車のブレーキ操作時に失われる大量の運動エネルギーを、電気に変換してキャパシタに蓄え、モータ稼働用の電気エネルギーに活用すれば、電気自動車の省エネ化と走行可能距離の増大に貢献することが期待できます。

<今後の展開>

今後、試作したキャパシタを「急速に充放電ができる、小型・高性能な大容量蓄電装置」として、再生可能エネルギーや電気自動車、電子機器などで実用化できるよう、使用シーンに合わせた性能を高めていきます。



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