東北大学は4月22日、3Dプリンタを用いてイオンが高速で移動できる経路を人工的に設計した多重細孔炭素電極材料を作製することで、従来の蓄電デバイスの10倍以上の厚みを有する電極でも高速なイオン移動が可能となり、世界最大級のエネルギー密度と出力密度を有するスーパーキャパシタの作製に成功したと発表した。
同成果は、米・カリフォルニア大学ロサンゼルス校の勝山湧斗大学院生(研究当時、東北大 多元物質科学研究所(IMRAM)兼務)、同・リチャード・B・カナー ディスティングイッシュトプロフェッサー、東北大 IMRAMの小林弘明講師、同・岩瀬和至助教、同・本間格教授、東北大 材料科学高等研究所の工藤朗助教らの国際共同研究チームによるもの。詳細は、ナノテクノロジー・化学・物理学・生物学など、材料科学に関する学際的な分野を扱う学術誌「Advanced Functional Materials」に掲載された。
エネルギーデバイスの高性能化の指針として、安全・安価であることに加え、駆動時間の向上やハイパワー電源として利用するためにエネルギー密度・出力密度を向上させることが重要とされている。
現行のエネルギー貯蔵デバイスでは、厚さ100μm以下の薄いシート状の電極が用いられており、その電極に電気を流すための集電体と、電極の間を仕切るセパレーターを必要としており、これらの集電体やセパレーターの使用量を減らすことが、デバイスの小型化や高エネルギー密度化、コスト削減につながるとされている。
電極シートを厚くできれば、デバイスあたりのエネルギー密度の向上が可能とされているが、厚い電極内ではイオンが十分な速度で移動することができず、出力密度が低下するというトレードオフの問題があることから、高いエネルギー密度と出力密度の両立が求められていたという。
