リチウム電池の代替品はあるか？
Are There Any Lithium Battery Alternatives?
NewScientist 2021.10.27
リチウム・イオン電池は我々の携帯電話、コンピューター、そしてますます増えている電気自動車に電力を供給している。風力タービンやソーラーパネルを使用して未来のクリーン･エネルギーに電力を供給する計画もあるが、そのためには必要な時に電力を蓄えるための巨大な蓄電池は必要になる。
これはすべてリチウムの採掘を続けなければならないことを意味するが、需要に追いつくのに十分な原材料を見つけることができるという保証はない。残念ながらリチウム・イオン電池をどの様に置き換えるかという問題に対する単一の解決策はない。そのため、人々は世界のエネルギー貯蔵のニーズを解決するために、あらゆる種類の形式のバリエーションを考え出している。
塩
リチウムに近い化学物質であるナトリウムは、何年も前から新しい電池の研究の基礎となっている。塩化ナトリウム、または食卓塩の半分は、周期表のリチウムの下の正方形にあり、これもグループ1であるが、より重い。リチウムとほぼ同じ化学的性質を持ちながら、環境負荷や地理的制限はないが、それが自動的な解決策になるわけではない。
マグネシウム
リチウムとナトリウムはどちらも優れた電池成分である。しかし、それらのイオンは+1の電荷しか運べない。+2の電荷を持つマグネシウムのような、より大きな電荷を運ぶことができるイオンを使用してみないか？いくつかの研究チームがまさにこれに取り組んでいる。まだ始まったばかりだが、マグネシウムは何時の日か、リチウムやナトリウムで作られたものよりも強力で安全な電池の基礎となるかもしれない。
海水
ナトリウム電池の大きなセールスポイントは豊富な資源である塩から作ることができることである。そして、海水よりも塩を見つけるのに適した場所はあるか？ドイツのカールスルーエ工科大学ステファノ・パッセリーニのチームが、海水に自然に溶解しているナトリウムが電荷を運ぶプロトタイプの電池を開発した理由である。パッセリーニは韓国の投資家からすでに強い関心を集めていると語る。
ガラス電池
ポルトガルのポルト大学のマリア・ヘレナ・ブラガはノーベル賞を受賞したリチウム・イオン電池の発明者であるジョン・グッドナイフと共に珍しい電池に取り組んできた。重要な構成要素は電解質で、ナトリウム･イオンをスパイクしたガラスでできており、それを通過できる。必要なすべての材料は簡単に入手できる。「最も環境に優しい電池である。」とブラガは言う。
高濃度電池には明らかに並外れた特性がある。ブラガは」、リチウム・ベースの電池よりも優れていると述べている｡彼女のオフィスにあるものは、5年間LEDに電力を供給している。他のユーザーはデバイスの複製に問題を抱えている。それでもGoodenoughなどの支持を得て、これは注目すべき電池の1つである。
燃料電池
燃料電池は主電源に接続するのではなく、燃料を追加して充電する電池と考える。オーストラリアのメルボルンにあるRMIT大学のジョン・アンドリュースは水からプロトンを分解し、電池内に保存する物を開発した。この力を解放するために、空気中の酸素が機械に供給され、陽子と結合して水と電気を生成する。「これは非常に優れた原理である。」とアンドリュースは言う。「課題は、重要なデバイスを機能させることである。」
液体電池
フロー電池共呼ばれ、通常の電池と同様の原理で動作するが、すべての構成要素が液体に溶解している。イギリスのグラスゴー大学の化学者リー・クローニンと彼のチームは巨大なタングステン含有分子に基づいて、そのような電池を開発した。利点は充電された液体電池を、今日のガソリンと同じように、電気自動車に素早く送り込むことができることである。現時点での主な障壁は、電荷によって液体電解質が粘着性になり、ポンプで送り出すことが困難になることである。
