今日、リチウムイオン電池は、電気自動車を含むほとんどの電子機器のバックボーンです。
それでも、すべての革新的な利点にもかかわらず、これらのバッテリーにはまだ固有の欠陥があります。 樹状突起 安定性を低下させます。 これらの薄くて危険な木のようなリチウム片は鋭いスパイクを形成し、最終的にバッテリーに穴を開け、短絡やその他の問題を引き起こします。
デンドライトは、リチウムイオン電池の安定性を低下させるだけでなく、耐久性も低下させます。
控えめに言っても、彼らには改善の余地が十分にあります。
科学者たちは、リチウムデンドライトがどのように形成されるかを理解して、電気自動車用のより安定した長持ちするバッテリーを製造する方法を模索しました。
今日、ハーバード大学は彼らが答えを持っていると言います： リチウムイオンの代わりに固体金属材料で作られたリチウム金属電池。 液体やグラファイト材料で作られたバッテリーよりも、煩わしいデンドライトを排除し、優れた堅牢性と耐久性を提供する安定したバッテリー。
より多くの理由で、はるかに良い
「私たちの多層設計は、より安定した固体電解質の間に挟まれた不安定な電解質の構造を持っており、リチウムデンドライトの成長を防ぎます」と新しい研究の科学者は言います。 Natureに掲載.
安定した「自己回復」バッテリー
バッテリーをほとんど固体の材料で作ると、デンドライトが複数の方法で形成されるのを防ぐのに役立ちます。 機械的には、たとえば全固体電池のアノードを貫通するよりも、薄い金属またはセラミックのシェルを壊す方がはるかに簡単です。 このプロジェクトはさらに一歩進んで、「動的に生成された分解」による亀裂を化学的に考慮します。 潜在的な樹状突起を埋めてブロックします。
安定した金属リチウム電池はどのように作られていますか？
新しい安定したバッテリーを、レタスとトマトを使ったハンバーガーと考えてください。パンはリチウム金属アノード、レタスはグラファイト、トマトは最初の電解質、ベーコンはXNUMX番目の電解質です。 最初の電解質の別の層を追加し、それを陰極で覆い、食事を楽しんでください。
リチウムイオン電池からリチウム金属電池に切り替えると何が変わる可能性がありますか？
完璧な世界では、リチウム金属電池はより軽く、より強力で、より耐久性があります。 残念ながら、これまで安定版を入手することはできませんでした。 デンドライト形成の削減または排除は、これらのプロジェクトのいずれかの鍵であり、否定的な結果を大幅に削減するのは彼女です。 ハーバードの科学者は彼らのバッテリーをテストしました 10.000回以上の充電サイクル、従来の（化石燃料の）車に匹敵しますが、そこで止まりませんでした。
彼らは、これらの10.000サイクル後も、設計が82％の電荷を保持していることを発見しました。
この安定したバッテリーを使用すると、電気自動車は「化石」のように長持ちします。
このバッテリー技術は、バッテリーを交換することなく、電気自動車の寿命をガソリン車の寿命まで10年から15年に延ばすことができます。 その高い電流密度により、バッテリーは10分以内に完全に充電できる電気自動車への道を開くことができます。
ハーバード大学のプレスリリースから
これは、バッテリーや電気自動車の将来にとって何を意味するのでしょうか。
設計が意図したとおりに機能すれば、それ自体で市場に出回っているリチウム金属電池の扉を開くことができます。 電気自動車の場合、バッテリーだけのコストがほぼ支配的です。 故障と重量を減らすことは、莫大な節約を生み出すでしょう。
「リチウム金属電池は、その高い容量とエネルギー密度により、電池化学の聖杯と見なされています」と彼は言います。 シン・リー、ハーバード大学の研究者。 「この概念実証プロジェクトは、固体リチウム金属電池が市販のリチウムイオン電池と競合する可能性があることを示しています。」
