塩の力：リチウム電池に革命を起こすリチウムとナトリウムの融合
Salt Power: The Lithium-Sodium Fusion Revolutionizing Batteries
By Goldschmidt Conference
https://scitechdaily.com/ 2023.07.13
アリゾナ州立大学の研究者達はリチウムとナトリウムの混合という電池技術の潜在的なゲームチェンジャーに取り組んでいる。彼等の目的はコストを削減し、サプライチェーンを安定させることであり、予備的な結果は、熱力学的に安定した10％ナトリウム-リチウム混合物を示し、20％に達すると予想されている。
リチウムは新しい金になりつつあり、電気自動車、コンピューター、およびポータブル・デバイスのリチウム・イオン電池での使用が急増しているため、価格が上昇し、比較的希少な金属の供給に影響を及ぼしている。科学者達は、ナトリウムを使用してリチウムの一部を置き換える方法を開発する寸前であるため、コストを削減し、供給を保証する。
最近、科学者達はリチウムを完全に省き、代わりに高品質の電池にナトリウムまたは他の元素を使用することを検討している。ナトリウムはより安価で入手可能である(塩化ナトリウムとして海水に含まれている)が、欠点があり、自動車やポータブル・デバイスに電力を供給するために必要な集中充電を提供すると言う点で、リチウム電池は依然として最高である。博士課程の学生であるアリゾナ州立大学のTullio GeraciとAlexandra Navrotsky教授は、異なるアプローチを採用している。同じ電池でリチウムとナトリウムを混合する。供給の問題を緩和し、より安価な電池とより安全なサプライチェーンの道を開くことを約束する。
このグループはリチウム－ナトリウム材料を作製し、その構造、均質性、および熱力学的特性を特徴付けている。研究者達はNavrotsky実験室で開発および最適化された特殊な技術(高温酸化物溶融溶液熱量測定)を使用して材料のエネルギー安定性を測定し、加熱実験は使用中の分解の可能性を決定する。
Goldschmidtの地球化学会議で調査結果を発表したTullio Geraciは「少量のナトリウムをリチウムと混合し、安定性をテストしてから、それがどのように機能するかを確認してきた。これは段階的なプロセスであり、我々が最初に始めたとき、安定性は有望ではなかった－最初に必要なのは、混合物が使用可能な形のままであるかどうかを確認することであった。しかし、ナトリウム含有量を増やすにつれて安定性が向上した。これまでのところ、10％の混合物を達成したが、盛んないようであるが、それでも熱力学的に安定している。性能に大きな違いが見られる前に、これを約20％に押し上げることができると考えている。」
Tullio Geraciは続けて、「当初、これらのLi/Na希釈が可能かどうかさえ確信が持てなかった。驚いたことに、弱い希釈液は分解する傾向があり、溶液は均質性と電池を製造するために重要な結晶構造を失うことが分かった。しかし、ナトリウムの量を増やすと、材料はより安定する。最適な組み合わせに到達した後、最初のナトリウム－リチウム電池を製造するために、調査結果を電池技術者に引き渡す必要がある。これらは、新しい電池技術を開発するための最初のステップであると信じている。」
Nancy Ross教授(バージニア工科大学地球科学部、バージニア州ブラックスバーグ)は、「GeraciとNavrotskyの研究は、地球化学が技術的に重要な新材料の開発にどのように適用できるかを強調している。彼等の研究は、我々が日常生活で依存しているリチウム電池の代替、より手頃な価格で持続可能な供給源を探求するための有望な道を開く。」
