名古屋大學的長田實教授等人透過使用含有鈮氧化物等的薄膜，成功將電動車（EV）等使用的通用的蓄電裝置中的電容的瞬時充放電性能提高到了實用水平。該產品可用於EV起動時需要瞬間使用大電力的用途。研究目標是推進量產技術開發等，在5～10年後投入實際使用。
使用極薄薄膜製作電介質電容（供圖：名古屋大學）
該技術是與物質材料研究機構（NIMS）的佐佐木高義研究員等人共同進行的。電容和蓄電池一樣，可儲存和釋放電力，但其特點在於能在短時間内充放電。目前多用於智慧型手機和平板電腦的輔助電流源等。
其中，使用儲存電力的「電介質」的類型與利用化學反應的蓄電池等不同，利用帶正電的電洞（電洞）和電子瞬間分離的稱爲極化的現象。可以在短短數秒内完成充電和放電，適用於起動EV的電機等瞬間使用大量電力的用途。但是使用鋇、鉛和鈦氧化物的傳統電介質電容的容量較低，約爲蓄電池的1/100，因此未能普及。
電介質電容具有越薄電容越高的特性。於是，研究團隊着眼於容易加工且易於形成薄膜的金屬鈮，使用含有鈮、鈣、鈉的氧化物，製作了尺寸爲1釐米見方、厚度爲1.5～3奈米（奈米爲10億分之一米）的薄膜。將該薄膜在基底層上重疊10層，並連接電極製成了電容。
此次開發的電容能量密度爲174～272焦耳/立方厘米，比傳統電介質電容高出10倍以上，達到了實用水平。即使採用超薄結構也不會漏電，且施加高電壓也不會損壞。如果安裝在EV中，則可以提供起動電機和起步時所需的大量電力，並且可以將元件小型化。
這種新型電容也更容易製造。將碳酸鉀、碳酸鈣和氧化鈮粉末混合並在1200攝氏度的溫度下燒製，便可以形成具有許多薄膜疊加結構的氧化鈮製品。將其浸進水中後，水會進入薄膜之間並能將其一片一片地分開。在製作電容時將薄片堆疊起來。
研究團隊還嘗試了大型化，製作了直徑爲10釐米的電容，並應答充放電性能沒有降低。今後的目標是與企業合作，在5～10年後，首先實施面向智慧型手機、手錶，以及穿戴於身上的隨身電腦等領域的實用化。並將其應用於相機的閃光燈和印刷機。
日文：科學編輯 草鹽拓郎、《日經產業新聞》、2023/6/21
中文：JST客觀日本編輯部
