科学者たちはリチウムの4倍のエネルギー密度を持つ新しいバッテリーを歓迎

米国に本拠を置く技術研究センター、アルゴンヌの科学者とエンジニアは、リチウムイオン電池の4倍のエネルギー密度を持つ新しい電池を開発したと発表した。

イリノイ工科大学（IIT）と米国エネルギー省（DOE）のアルゴンヌ国立研究所の研究者らは、この新しいバッテリーはEVに1000マイル（1600キロ）以上電力を供給でき、いつか国内の電力供給にも使用できる可能性があると述べている。飛行機や長距離トラック。

「このリチウム空気電池の主な新コンポーネントは、通常の液体電解質ではなく固体電解質です」とアルゴンヌ氏はプレスリリースで述べている。

「固体電解質を使用したバッテリーの化学反応により、エネルギー密度がリチウムイオンバッテリーの 4 倍も向上する可能性があり、これにより航続距離が長くなります。」

アルゴンヌ特別フェローのラリー・カーチス氏は、リチウム空気電池は、リチウムイオンを超える次世代電池として検討されている電池技術の中で最も高いエネルギー密度が予測されると述べている。

「10年以上にわたり、アルゴンヌなどの科学者たちは、空気中の酸素を利用するリチウム電池の開発に残業を続けてきた」とカーチス氏は語った。

アルゴンヌ氏によると、これまでのリチウム空気設計では、リチウム金属アノード内のリチウムが放電中に電解液中を移動して酸素と結合し、カソードで過酸化リチウム（Li2O2）または超酸化リチウム（LiO2）が生成されるという。

過酸化リチウムまたは超酸化リチウムは、充電中にリチウムと酸素の成分に分解されます。 この化学シーケンスは、必要に応じてエネルギーを貯蔵および放出します。

アルゴンヌ氏によると、新しい固体電解質は、比較的安価なナノ粒子状元素から作られたセラミックポリマー材料で構成されているという。 この新しい固体により、放電時に酸化リチウム (Li2O) を生成する化学反応が可能になります。

アルゴンヌの化学者ラシッド・アミン氏は、「超酸化リチウムまたは過酸化リチウムの化学反応には、酸素分子あたり1つまたは2つの電子が蓄積されるだけだが、酸化リチウムの化学反応には4つの電子が関与する」と述べた。

アルゴンヌ氏によると、新しいリチウム空気設計は室温で四電子反応を達成した初のリチウム空気電池だという。 また、周囲環境から空気によって供給される酸素でも動作します。

空気で動作する機能により、酸素タンクを動作させる必要がなくなりましたが、これは初期の設計では問題であったとアルゴンヌ氏は言います。

「更なる開発により、私たちの新しい設計のリチウム空気電池も、キログラム当たり1200ワット時という記録的なエネルギー密度に達すると予想しています」とカーチス氏は語った。 「これはリチウムイオン電池よりもほぼ 4 倍優れています。」

比較のために、テスラの新しい 4680 セルのエネルギー密度は 272 ～ 296 Wh/kg で、現在の基準では非常に高いと考えられます。 その密度の 4 倍の新しいセルは、1 回の充電で 1000 km をはるかに超えて飛行できる航空機を含む、あらゆる種類の可能性を開くことになります。

Daniel Bleakley は、エンジニアリングとビジネスの背景を持つクリーン テクノロジーの研究者および提唱者です。 彼は電気自動車、再生可能エネルギー、製造、公共政策に強い関心を持っています。