東海国立大学機構 黑料网未来材料?システム研究所の長田 実 教授らの研究グループは、国立研究開発法人 物質?材料研究機構(NIMS)の佐々木 高義 フェローらとの共同研究で、分子レベルの厚さ(1.5-3 nm)で高い誘電率と高い絶縁性を兼ね備えたナノシート(Ca2Nam-3NbmO3m+1)を開発し、ナノシートの積層素子で、現行の诱电体キャパシタの性能限界を突破する世界最高のエネルギー密度(174-272 J/cm3)を実现しました。
本研究で開発した诱电体キャパシタは、短い充電時間(数秒)、高い出力密度注5)、長寿命、高温安定性などの優れた特性を併せ持っており、新しい全固体蓄电デバイスへの応用が期待されます。
本研究成果は、2023年5月2日付アメリカ化学会材料科学誌「Nano Letters」オンライン速報版に掲載されました。
?分子レベルの厚さ(1.5-3苍尘)で、高い诱电率と絶縁性を兼ね备えたナノシート注1)を开発。
?ナノシートの積層素子で、現行の诱电体注2)キャパシタ注3)の性能限界を突破する世界最高のエネルギー密度注4)(174-272 J/cm3)を実现。
?诱电体を用いた新しい安全、全固体蓄电デバイス。
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注1)ナノシート:
原子1层、数层からなる物质。代表する物质としては、グラフェン、六方晶叠狈、迁移金属カルコゲナイド(惭辞厂2、奥厂2など)、酸化物ナノシートなどがある。
注2)诱电体:
広いバンドギャップを有し、电圧をかけると、その电圧に応じて电荷を蓄える性质や、直流电流を流さない性质(絶縁性)を有する材料。
注3)キャパシタ:
電荷を蓄えて、放電できる蓄电デバイス。コンデンサも同じキャパシタであるが、電子回路で使う小型電子部品のことを指す。
注4)エネルギー密度:
単位质量、または単位容积当たりに取り出せるエネルギー。この値が高いほど、一回の充电で多くのエネルギーを蓄积できる。
注5)出力密度:
単位质量、または単位容积当たり、どれだけパワーを引き出せるかという指标。この値が高いほど、一回の充电で多くのエネルギーを蓄积できる。
雑誌名:Nano Letters
論文タイトル:Ultrahigh Energy Storage in 2D High-κ Perovskites
著者:Hyung-Jun Kim (研究当時NIMS 博士研究員), Shu Morita (黑料网 大学院生), Ki-Nam Byun (黑料网 大学院生), Yue Shi (黑料网 博士研究員), Takaaki Taniguchi (NIMS 主幹研究員), Eisuke Yamamoto (黑料网 助教), Makoto Kobayashi (黑料网 准教授), Yasuo Ebina (NIMS 主幹研究員), Takayoshi Sasaki (NIMS フェロー), Minoru Osada (黑料网 教授)
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