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セルロースで作られた実行可能な電池は有望な性能を提供する

Sustainable Batteries made with Cellulose Offer Promising Performance

By E&T editorial staff

E&T ( Engineering and Technology )    2022.01.06

ナトリウム、カリウム、および持続可能な供給のセルロースから作られた高性能電池が開発されており、リチウム・イオン電池によって引き起こされる環境損傷の一部を軽減するのに役立つ可能性がある。

　電池には2つの電極と1通常のセパレーターがあり、その間に電荷を運ぶ電解質がある。これらの電池にリチウムを使用することに関連するいくつかの問題がある。これには、短絡や過熱につながる可能性のある装置内部の金属の蓄積が含まれる。ナトリウムやカリウムの電池などのリチウム代替品は、限られた回数しか再充電できないため、歴史的にも同様に機能していない。この劣った性能は、ナトリウム･イオンとカリウム・イオンのサイズが大きく、電池の多孔質炭素電極を通過する能力があるためである。

　また、耐用年数が終了すると廃棄が困難になり、持続不可能な材料を使用しているため、環境問題を引き起こす。リチウムは通常、チリ、ボリビア、アルゼンチンなどの国で採掘されており、近くの環境を破壊し、人権の貧弱な記録に関連している。しかし、ブリストル大学の研究者達は、氷注合システムに基づいていくつかの新しい炭素電極材料を開発した。

　これらの材料はエアロゲルと呼ばれ、セルロース・ナノクリスタル(ナノサイズのセルロース)が、成長して昇華する氷の結晶を使用して多孔質構造に形成される。これにより構造内に大きなナトリウム･イオンとカリウム・イオンを運ぶことができる大きなチャネルが残る。これらの新しいナトリウムおよびカリウム・イオン電池の性能は、他の多くの同等のシステムよりも優れていることが示されており、持続可能な供給材料であるセルロースを使用している。この調査の筆頭著者であるJing Wangは、次のように述べた：「環境に優しい合成プロセスにおける前駆体の再生可能性と比較的低コストでの拡張性の恩恵を受けて、この研究は近い将来、持続可能な電気自動車と大規模なエネルギー貯蔵配電網の大規模な用途を促進するための魅力的なルートを提供する可能性がある。」

　対応する著者であるSteve Eichhorn教授は次のように述べた：「これらの新しい電池性能には驚かされた。これらをさらに開発し、これらの技術を使用してより大規模な装置を製造する大きな可能性がある。」

　「これらの調査結果に照らして、我々は今、業界と協力してこの戦略を産業規模で開発し、この独自の技術を亜鉛、カルシウム、アルミニウム、およびマグネシウム･イオン電池などの他の様々なエネルギー貯蔵システムに簡単に拡張できるかどうか、したがって、次世代のエネルギー貯蔵システムにおけるその普遍的な可能性を示している。」

　先月、別のチームが、現在のオプションよりも環境的な足跡が低いと主張されている紙のように薄い亜鉛電池を実証した。