電話、電気自動車、宇宙ステーションなど、これらすべてのデバイスには、高品質でパワフルで
将来のバッテリーはどのように機能しますか？
Darren Hahnが率いる科学者の国際チームは、LGのエンジニアの意見を取り入れて、純粋なシリコンアノードを備えた高性能全固体電池を開発しました。その特性に優れているため、未来のバッテリーと呼ばれていますすべてのアナログ。
そのようなバッテリーを作成するために、著者は電気自動車用バッテリーの製造には2つのアプローチを組み合わせたため、バッテリーには固体電解質とシリコンアノードがあります。得られたバッテリーは国際チームによってテストされ、安全であることが確認されています。
また、電気自動車だけでなく、電力網でも使用できます。
科学者が常に新しいタイプの電池を開発しているのはなぜですか？今日使用しているものの何が問題になっていますか？
ほとんどの場合、私たちはリチウムイオン電池を使用しており、電話、ラップトップ、カメラなど、どこにでもあります。このようなバッテリーは、長期間、大量にエネルギーを蓄えることができますが、すぐに消耗し、使用中の温度にも要求され、耐えられません後者は、たとえば電気自動車の動作に影響を与えます。
問題は、結晶構造がリチウムイオン電池は、充放電サイクルごとに交換されます。これは、最初に必要な性能を提供していた原子の配置が異なることを意味します。
バッテリーにも腐食が発生します。各電極は集電体に接続されており、通常はアノードに銅、カソードにアルミニウムなどの金属が使用されています。この接続要素が劣化して崩壊し始めると、集電体の表面も変形します。したがって、金属が腐食すると、電子を効率的に動かすことができません。
現代のバッテリーのもう一つの問題は、バッテリーの素材です。ほとんどがコバルトを使用 – 世界のコバルト供給の60%がコバルトに流れていますコンゴからなので、市場の依存度は非常に高く、輸入の問題により、グローバル生産は低迷しています。
リチウムイオン電池がうまく機能しない場合、最新のシリコンアノード電池がそれらに取って代わりますか？
はい、でもそれはそれほど単純ではありません。どのテクノロジーにも欠点があります。今日、例えばテスラではシリコンアノード電池が使用されています。 Elon Muskによると、電気自動車のバッテリーに含まれるシリコンは、範囲を6％拡大するのに役立ちます。また、そのようなバッテリーは比較的高い比容量を持っています-それは約3,600mA * h / gです。
しかし、問題もあります:例えば、このタイプの陽極は不安定であるため、液体電解質と接触すると、シリコンはエネルギーを蓄えるのが不十分です。この場合、電気モーターは電力を失います。その割合が小さい場合、成長も次のようになりますパフォーマンスは最小限にとどまります。
将来、他にどのようなバッテリーがデバイスに搭載される可能性がありますか？
- リチウム炭素電池
マーレのエンジニアとバッテリーメーカーのAllotropeEnergyは、スーパーキャパシターをベースにしたリチウム炭素バッテリーの新しいアーキテクチャを作成しました。新しいバッテリーは、カソードと組み合わせた高速アノードから作られています。両方の部分は有機電解質によって分離されています。スーパーキャパシターをすばやく充電し、高密度でエネルギーを蓄えることができます。開発者はなんとか90秒で電動モペットを充電することができました。
- 砂糖入りリチウム硫黄電池
別の科学的研究の著者はリチウム硫黄を作成しましたバッテリーと砂糖を使用して安定性を高めました。一部の糖ベースの物質は、地質学的堆積物の劣化を防ぎ、硫化物間の強い結合を維持することもできます。その結果、砂糖入りバッテリーは約700mAh / gの容量と1,000サイクル以上を示しました。
- アルカリ金属塩素電池
スタンフォード大学の研究者アルカリ金属塩素電池を開発しました。これは、塩化ナトリウム（Na / Cl2）または塩化リチウム（Li / Cl2）の塩素への逆化学変換に基づいています。得られたセルは、かなり高い放電容量を示しました-2 800 mA * h / gカソード。しかし、最初の使用サイクルの後、容量は半分になりました。それにもかかわらず、バッテリーはうまく機能しました。
未来のバッテリーは、一般的でリサイクルしやすい材料で作られ、高密度で腐食がほとんどないエネルギーを蓄えます。これまでのところ、エンジニアや物理学者はバッテリーの完璧な式を作成できていませんが、効率的なエネルギー貯蔵の必要性は続いています成長するので、この方向ではさらに多くの珍しいソリューションが見られるでしょう。
続きを読む
ホーキングは正しかったが、時には間違っていた：科学者の最も大胆なアイデア
インフルエンザの薬はウイルスを助けるかもしれません
中国の極超音速ミサイルが地球全体を周回しました。これはどのように可能であり、彼女について何が知られていますか