電池における炭素材料

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive overview of carbon materials in battery technologies, useful for materials scientists working on energy storage.

🏢実務担当者:Battery manufacturers can gain insights into advanced carbon additives for improving performance.

炭素材料は、高い電気伝導性、熱安定性、構造的多様性、耐放射線性という独自の組み合わせにより、リチウムイオン電池と核電池の両技術において極めて重要な役割を果たしている。本章では、グラファイトや乱層構造炭素からCNTやカーボンブラックに至る炭素材料が、エネルギー密度の向上、レート性能、電極安定性など、リチウムイオン電池における重要な進歩をどのように可能にしてきたかを考察する。リチウムインターカレーション化合物の発見から、先進的な炭素ナノ構造を用いた現代のリチウムイオン電池（LIB）システムに至る主要な発展について、黒鉛質および非黒鉛質アノードの分類と性能とともに議論する。CNTやカーボンブラックなどの添加剤は、電子伝導性と電極構造を向上させ、充放電レートやサイクル寿命などの性能指標を大幅に向上させる。核電池の文脈では、炭素材料は熱源封止、放射線遮蔽、電荷収集に使用される。熱分解黒鉛および炭素-炭素複合材料は放射性同位体熱電発電機に使用され、CNTやダイヤモンドライクカーボンなどのナノ構造炭素は、アルファボルタイックおよびベータボルタイックシステムの効率と放射線耐久性を向上させる。炭素の放射線損傷に対する固有の耐性と極限条件下での動作能力は、長寿命の核用途に独自の適合性をもたらす。本章は、これら2つの異なるが補完的なエネルギー領域における炭素材料の役割を橋渡しし、合成、統合、スケールアップにおける将来の機会と残された課題を浮き彫りにする。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Carbon materials play a pivotal role in both lithium-ion and nuclear battery technologies due to their unique combination of high electrical conductivity, thermal stability, structural versatility, and radiation resistance. This chapter examines how carbon materials ranging from graphite and disordered carbons to CNTs and carbon black have enabled critical advances in lithium-ion batteries, including improved energy density, rate performance, and electrode stability. Key developments from the discovery of lithium intercalation compounds to modern lithium-ion batteries (LIBs) systems using advanced carbon nanostructures are discussed, alongside the classification and performance of graphitic and non-graphitic anodes. Additives such as CNTs and carbon black enhance electronic conductivity and electrode architecture, significantly boosting performance metrics like charge/discharge rate and cycle life. In the context of nuclear batteries, carbon materials serve in heat source encapsulation, radiation shielding, and charge collection. Pyrolytic graphite and carbon–carbon composites are used in radioisotope thermoelectric generators, while nanostructured carbons such as CNTs and diamond-like carbon improve the efficiency and radiation durability of alphavoltaic and betavoltaic systems. Carbon&s;s inherent resistance to radiation damage and its ability to operate under extreme conditions make it uniquely suited for long-life nuclear applications. This chapter bridges the roles of carbon materials in these two distinct but complementary energy domains, highlighting future opportunities and remaining challenges in synthesis, integration, and scale-up.

• openalex https://doi.org/10.1201/9781003562993-15first seen 2026-07-03 05:07:49