日本とオーストラリアのチーム (ニューサウスウェールズ大学と横浜大学) は、文字通り永久に使用できる全固体電池を開発したと発表しました。 そして今、フラッシュバック。
この夏、私は自分のスマートフォンがもうすぐ 4 年になるという事実を、少し誇りを持って考えました。聖書の時代、今日、その間 計画的陳腐化 継続的な更新は、最小限のものであっても、18 か月 (またはそれ以下) ごとにデバイスを変更する必要があります。 交換することはあまり考えていませんでしたが、XNUMX月のある暑い日、リアプレートが文字通り目の前で飛び出しました。 はい、ジェット パイロットの座席のように、ボタンを押してパラシュートで脱出します。 はぁ？単純です。バッテリーが異常に膨張し、デバイスが「爆発」したのです。火災が発生した可能性がある、と修理担当者が言いました。
良い。 つまり、悪い。 なぜなら、これはかなり一般的な出来事であり、おそらく読者の多くも同様のことを経験しているからです。しかし、本当に心配しているのは、このバッテリー寿命の短さによる環境への影響であり、特に再生可能エネルギーを節約するために家庭内やほぼすべての自動車にこれらのバッテリーをあらゆる場所に設置することになる今ではなおさらです。この分野の「聖杯」は、より長く持続し、より安定したバッテリーを見つけることです。この方向に関する多くの研究についてお話してきましたが、これは驚くべきものです。
わかりました、みんな、あなたは私の注意を引いています。
この驚くべき研究に飛び込む前に、私たちが話していることを理解するための前提. 私たちのほとんどは、動力付きのバッテリーを使用しています リチウムイオンから、XNUMX つの電極 (正と負) とゼラチン状の電解質、および中央にセパレーターがあります。 この電解質により、イオンは リチウム 電極間を移動し、バッテリーが電気エネルギーを蓄えたり放出したりできるようにします。 あ 全固体電池 同様に機能しますが、固体セラミックまたはガラス電解質を使用します。これらの高密度の電解質により、固体電池はリチウムイオン電池よりも多くのエネルギーを保持し、高速になります。このため、長距離の電気自動車、バッテリー駆動の航空機、さらにはバッテリー駆動の船舶にも最適です。
さて、両方の弱点、それは持続時間です。何が起こるのですか？なぜこのようにバッテリーが「劣化」するのでしょうか? 簡単に言ってみます。場合によっては、正極内のリチウムイオンが「不正な」電子を引き付けて吸収し、生のリチウム金属の堆積物に変化することがあります。このプロセスにより、バッテリー内で利用可能なリチウムイオンの量が減少し、全体の容量が減少する可能性があります。動脈内のコレステロールプラークと少し似ており、これらのリチウム沈着物が（樹状突起と呼ばれるスパイク状に）蓄積すると、細胞内に致命的な短絡を引き起こす可能性があります。これはリチウムイオン電池で発生し、現在全固体電池ではさらに壊滅的です。 出来上がり。 そして、私の電話はなくなりました。
はい、しかし永遠のバッテリーですか？
ここにいます。 Nature に掲載されたばかりの研究では (いつものように、詳細を知りたい場合はリンクを貼っておきます: あなたはここでそれを見つけることができます）、研究チームは、リチウムの堆積物を生成しない非常に安定した正極を作成したと発表しました。これは、それを使用した全固体電池が実質的に劣化しないことを意味します。それを証明するために、彼らは小型の 300 mAh セルを構築し、繰り返しテストしました。 400回の充電サイクルの後、文字通りまだ残っていました 同じ開始容量: 比例的には、Tesla Model 3 LR が充電容量を失うことなく 212.000 km (132.000 マイル) 走行したかのようです。 通常、テスラ細胞は劣化します この距離の後、12% しかし、この新しい電極は、バッテリーの限界がはるかに少ない未来を約束しているようです。これにより、バッテリーであっても、それを搭載する車両の耐用年数を超えて新しい車両に「移行」するシナリオが可能になります。
含意: 多くの非常に重要な
今日、 電気自動車の生産 そしてそのバッテリーは、生産や必要な抽出活動に伴う炭素排出など、環境に大きな影響を与えます。しかし、この新しい永久バッテリーがあれば、電気自動車産業はより持続可能になるでしょう。これにより、走行距離が長い車両でも適切に機能することができるため、中古電気自動車市場に大きな余地が生まれることになります。言い換えれば、予算に関係なく、誰でも電気自動車を運転できるということです。
メインバッテリーはどうですか？ 現在、再生可能エネルギーインフラの重要な柱となっていますが、その寿命には限りがあります。細胞は約20年間働きます。現時点では、20 年以上使用されているグリッド バッテリーはないため、これは問題ではありませんが、バッテリーの交換を開始すると、さらなる炭素排出と環境に有害な採掘が発生することになります。 Nature で紹介されているような実質的に永久的なバッテリーでは、グリッドバッテリーの寿命は無期限になり、これにより、すでに環境に優しい再生可能エネルギー分野における全体的な炭素排出量が大幅に削減されます。
要約すると、この永遠のバッテリーは世界を変えることができますか?
たとえ「永遠」という言葉の響きが悪く、真実であるはずがないとしても、私は「イエス」と答えるでしょう。現在のデータは、十分なサイクル数を経てもバッテリーが 1 イオタも動いていないことを示していますが、これはバッテリーがその容量を使い果たさないという意味ではありません。いずれにせよ、考慮すべき他の要素もあります。たとえば、このようなバッテリーを充電するにはどのくらい時間がかかりますか?どれくらい安全ですか?費用はいくらですか。永遠と言うのは簡単です。
しかし、たとえ私たちが合理的であり続けたとしても、喜ぶ理由はあります。もしこれらの研究者たちが発表したように、信じられないほど長持ちし、エネルギー密度の高い電池を作る方法を発見したとしたら、そのような技術の波及効果は世界に重大な影響を与えるでしょう。私たちの未来、そして世界を救うための私たちの取り組みについて… 自分たちから。
