多機能炭素繊維構造電池を発表

タイトル	多機能炭素繊維構造電池を発表
著者紹介	リチャ・チャウダリー、ジョハンナ・シュウ、ジェンユアン・シャ、レイフ・E・アスプ
雑誌	先端材料
日付	09/10/2024
土居	10.1002/adma.202409725
はじめに	構造電池は、電気エネルギーの貯蔵と機械的負荷への耐性を同時に実現する革新的な多機能デバイスです。炭素繊維はこの用途に非常に適した材料であり、エネルギー貯蔵に貢献し、電池構造に必要不可欠な剛性と強度を与えるという二重の役割を果たす。先行研究では、構造電池電解質内で金属リチウムと結合させた場合の機能性正電極の実行可能性が確立されている。本研究では、オールカーボンファイバーをベースとした構造電池システムを紹介する。負極に炭素繊維、正極にリン酸鉄リチウム（LFP）コート炭素繊維を用い、薄いセルロースセパレーターを組み込んだ。これらの要素はすべて構造用電池電解液の中に組み込まれ、その後硬化して剛性の高い電池構造を実現する。薄いセパレーターを使用することで、構造電池のエネルギー密度は大幅に向上する。この複合構造電池は30Wh kg-1のエネルギー密度を示し、約100％のクーロン効率で1000サイクルまでサイクル安定性を維持する。特に、この全繊維構造電池の弾性率は、繊維方向と平行に試験した場合に76GPaを超え、報告されている文献の中で新たなベンチマークとなった。このような構造電池は、電気自動車に組み込むことができる大きな可能性を秘めており、従来の構造部品と置き換えることができるため、従来の電池への依存度を減らし、将来の電気自動車設計における質量の大幅な削減に貢献する。
引用	Richa Chaudhary, Johanna Xu and Zhenyuan Xia et al. Unveiling the Multifunctional Carbon Fiber Structural Battery.Adv. Mater.DOI: 10.1002/adma.202409725
エレメント	カーボン（C） , リチウム , リン (P) , 酸素 (O)
産業	自動車 , エネルギー貯蔵とバッテリー