日本東北大學的工藤朗助教等人組成的研究團隊開發出了一種碳新材料，製成了可以存儲和釋放電能的「超級電容」。這種材料的強度約是建築用混凝土的一半，可以用作電子設備的外殼。如果能將智慧型手機的一部分用於蓄電，就能減量内置電池的容量甚至廢除内置電池。目前研究團隊正在與樹脂製造商等合作，嘗試實用化。
儘管尺寸還只有1釐米大小，但已應答可以充放電（供圖：東北大學）
新開發的超級電容每平方釐米的電極面積可以儲存11.5法拉（F）的電荷。計算顯示如果將現有智慧型手機的外殼材料更換成這種材料，可以提供約10%的電池容量。
材料的抗壓力度約爲10兆帕（MPa，兆表示一百萬），相當於住宅用混凝土的一半，強度可以作爲智慧型手機外殼，能夠存儲電能且兼具結構功能。
這種材料使用了樹脂和氧化鎂的摻合物料作爲原料。透過3D列印技術製成帶有網格狀孔洞的長方體之後燒結。在燒結程序中，氧化鎂被釋放，形成了許多奈米級別（奈米表示十億分之一）的微孔。這些不同尺寸的孔洞多層次排列，增大了表面積，實施了高容量的超級電容。
碳材料結構體儲能是瑞典查爾姆斯工科大學等研究團隊在2021年發佈的研究成果。碳纖維結構體可以作爲鋰離子電池的負極。工藤助教所研究的超級電容能夠比鋰離子電池更快地充放電，而且無需使用可燃性電解液。還有望採用固態電解質實施全固態化。
目前爲止還只進行了基礎驗證，尚未組裝到電子設備的外殼中。另一個問題是元件尺寸還太小，只有約1釐米。工藤助教表示：「我們計劃與樹脂製造商合作，使用特定的材料等，以便今後能夠製造更大的元件。」 並表示將繼續操作研究以進一步提高單位面積的電容量。
在需要將各種各樣的零部件放入指定的體積的電子設備設計上，大體積的電池會是設計上的一個累贅。如果能夠將能量存儲在結構體中，那麼就能增加智慧型手機等電子設備的設計自由度。
該技術也有望應用於電動車（EV）。電動車的電池重量一直是一個問題。雖然目前還存在安全等問題，但如果能夠使用結構體來儲存電能，就可以透過減輕車身重量來增加行駛里程。
日文：土屋丈太、《日經產業新聞》、2023/9/20
中文：JST客觀日本編輯部
