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2024-02-21 14:10:00
RMIT大学の研究者らは、リチウムイオン電池の電解質を水に置き換える方法を発見した。これは、デバイスから発火の危険性を完全に取り除くことができる革新技術である。
これまでのところ、チームはエネルギー密度を達成したボタンサイズの電池を作成してきました。 1 キログラムあたり 75 ワット時 (Wh kg-1)、または最新のテスラ車のバッテリーの 30 パーセントに相当します。
「私たちは、自然界に豊富に存在し、他の種類の電池で使用される代替品よりも安価で毒性の低いマグネシウムや亜鉛などの材料を使用しています。これにより、製造コストが削減され、人間の健康や環境へのリスクが軽減されます」と、著名な研究主任は述べています。天一馬教授。
「私たちが設計および製造しているものは、水性金属イオン電池と呼ばれます。または、水電池と呼ぶこともできます。
「消費者、業界、政府が現在のエネルギー貯蔵技術で世界中で直面している使用済み廃棄処理の課題に対処するため、当社のバッテリーは安全に分解でき、材料は再利用またはリサイクルできます。」
水系電池を検討しているオーストラリアのグループはRMITチームだけではない。
1月にUNSWの研究者らは、 突破口を開きました 彼らも樹状突起の問題を解決する方法を見つけた後、水性充電式亜鉛電池 (AZB) 技術を使用しました。
リチウムイオン電池は、最小の電子機器を動作させる小型デバイスからグリッドスケールのエネルギー貯蔵システムに至るまで、長い間市場を支配してきました。
しかし、優れたエネルギー密度と既知の成熟した化学を含むすべてのプロの場合、高価な材料が使用されており、発火すると熱暴走が発生する可能性があり、炎からの熱が化学反応を起こし、さらに多くの熱が発生します。そしてさらなる化学反応が悲惨なスパイラルに陥ります。
マー氏は、いわゆる水電池は水性エネルギー貯蔵装置の新興分野の最先端にあり、技術の性能と寿命を大幅に改善するブレークスルーを備えていると述べた。
金属イオン電池では通常の有機電解質が水に置き換わりますが、このプロセスには樹枝状結晶の形成や、電池の場合はとがった結晶の成長など、独自の課題が伴いました。 この特定の研究、亜鉛アノード。
樹状突起はバッテリーのショートを引き起こす可能性があります。
この問題を解決するために、研究チームは影響を受けたバッテリー部品をビスマスと呼ばれる金属とその酸化物（別名錆）で保護層としてコーティングし、樹枝状結晶の形成を防止した。
「当社のバッテリーは現在、市場で市販されているリチウムイオンバッテリーに匹敵するほど寿命が大幅に長くなり、現実世界のアプリケーションでの高速かつ集中的な使用に最適です」とマー氏は言います。
「優れた容量と長寿命を備えた当社は、先進的なバッテリー技術だけでなく、設計をソーラーパネルとうまく統合し、効率的で安定した再生可能エネルギー貯蔵を実証しました。
「次のステップは、電極材料として新しいナノ材料を開発することにより、水電池のエネルギー密度を高めることです。」
マー氏は、マグネシウムベースの水電池は、エネルギー貯蔵の最小バージョンから最大バージョンまでの用途において、1～3年以内に鉛蓄電池に取って代わり、5～10年以内にリチウムイオンに新たなライバルを与える可能性があると考えている。
#オーストラリアの研究者が水電池の画期的な発明を成功させる