戻る

研究者達は溶融塩電解質を備えた新しいアルミニウム硫黄電池を提案する；

低コスト、充電式、耐火性、リサイクル可能

Researchers Propose New Aluminum-Sulfur Battery with Molten-Salt Electrolyte;

Low-Cost, Rechargeable, Fire-Resistant, Recyclable

https://www.greencarcongress.com     2022.08.25

 北京大学のQuanguan PangとMITのDonald Sadowayが率いる国際研究者チームは、NaCl-KCl-AlClで構成される溶融塩電解質で動作する双方向の急速充電アルミニウム-カルコゲン電池を報告している。これは様々な低容量化合物製剤とは対照的に溶融塩電解質の選択において、他のアルミニウム電池とは異なる。アルミニウムとカルコゲンの間の多段階変換経路により、最大200℃での急速充電が可能になり、電池はアルミニウム・デンドライトが形成されることなく非常に高い充電速度で数百サイクルに耐える。この研究に関する論文がNatureに掲載された。

　　　規模拡大にとって重要なのは、アルミニウム硫黄電池のセルレベルのコストは、現在のリチウム・イオン技術の

　　6分の１未満になると予測されていることである。この化学物質は水の沸点をわずかに超える適度の高い温度で倫

理的に調達および操作できる地球に豊富な元素で構成されており、低コスト、充電式、耐火性、リサイクル可能な

電池の全ての必要条件を備えている。　　　　　　　－Pnagら

　私は小規模な定置型貯蔵、そして最終的には自動車用のリチウム・イオン電池よりもはるかに優れたものを発明

したかった。　　　　　　　　　　　　　　　　　　－Donald Sadoway

　研究者達は、充電速度が使用温度に大きく依存し、110℃が25℃の25倍速い速度を示すことを示した。融点が低いと言う理由だけでチームが電解質として選んだ溶融塩は、偶然の利点があることが判明した。電池の信頼性における最大の問題の1つは、一方の電極に蓄積し、最終的にはもう一方の電極に接触するために成長する金属の細いスパイクであるデンドライトの形成であり、短絡を引き起こし、効率を妨げる。しかし、今日の特定の塩は、その誤動作を防ぐのに非常に優れている。電池は、動作温度を維持するために外部熱源を必要としない。熱は電池の充電と放電によって電池化学的に自然に生成される。

　Sadowayによると、この新しい電池の配合は、数十キロワット時の貯蔵容量のオーダーで生産する、単一の家庭または中小企業に電力を供給するのに必要なサイズの設置に理想的である。数十メガワット時から数百メガワット時の用途規模までの大規模な設備の場合、Sadowayと彼の学生が数年前に開発し、来年中に最初の製品を提供することを望んでいるAmbriと呼ばれるスピンオフ会社の基礎を形成した液体金属電池など、他の技術がより効果的である可能性がある。

　アルミニウム硫黄電池の規模が小さいため、電気自動車の充電ステーションなどの用途にも実用的になるとSadowayは言う。彼は今日のガソリン燃料ポンプのように、電気自動車が道路上で十分に一般的になり、複数の車が一度に充電したい場合、「電池でそれらを行おうとして急速充電したい場合、アンペア数が非常に高いため、施設に供給するラインに双方向の量のアンペアがない。」このような電池を使用して電力を蓄え、必要に応じて素早く解放することで、これらの充電器にサービスを提供するために高価な新しい電力線を設置する必要がなくなる。

　この新技術は、すでにAvantiと呼ばれる新しいスピンオフ企業の基礎となっており、SadowayとAmbriの共同創設者でもあるLuis’96 ScD’00が共同設立した、このシステムに特許をライセンス供与している。Sadowayは正式に最高科学顧問である。研究チームには、中国の北京大学、雲南大学、武蔵理工大学、ケンタッキー州のルイビル大学、カナダのウォータールー大学、テネシー州のオークリッジ国立研究所、そしてMITのメンバーが含まれていた。この研究はMIT Energy Initiative, MITデシュパンデ技術革新センター、およびENNグループの支援を受けた。