塩、硫黄、アルミニウム製の電池は､より安く、より安全で､
より速い充電速度である
Battery Made of Salt, Sulfur and Aluminum Is Cheaper, Safer and Faster Charging
By Luana Steffen
https://www.intelligentliving.co/ 2022.09.05
MITの技術者達は岩塩、硫黄、アルミニウムを使用した新しい電池設計を作成した。安価で火災に強く、迅速に充電できるため、建物や電気自動車に電力を供給するのに潜在的に役立つ。リチウム・イオン電池はその信頼性と高い電力密度のために、過去数十年間市場を支配してきた。しかし、リチウムはますます高価で希少になっている。リチウム電池も危険である。壊れたり誤用すると、可燃性の電解質が含まれているため、爆発したり発火したりする可能性がある。
リチウム価格は過去1年間で約500％上昇した。リチウム電池の製造に必要な他の鉱物もコストが上昇しており、専門家達はこれらの電池の価格が上昇し続ける可能性が高いと予測している。特に世界が電気自動車や再生可能エネルギーに移行するにつれて、より安価で安全な代替品が求められる。
これを念頭に置いて、MITチームは広く入手可能で手頃な価格の材料を使用して、新しい種類の充電式電池を作成した。周期表を広範囲に研究し、実験した後、彼等は最終的に溶融クロロアルミン酸塩電解質とともに、2つの電極材料としてアンモニウムと硫黄を使用することに決めた。安価で一般的なことは別として、これらの成分は不燃性であるため、火災や爆発の危険はない。この研究の筆頭著者であるドナルド・サドウェイは、電解質について「揮発性で可燃性の有機液体を使用するつもりはなかった。」と語った。
科学者達は新しい電池が急速充電レートで数百サイクル維持できることを実証するためにテストを実施した。例えば、いくつかの実験では、アルミニウム-硫黄電池が1分以内に充電されることが明らかになった。電池のコストは同程度の大きさのリチウム・イオン電池の6分の1に過ぎない。
サドウェイは「小規模の固定貯蔵用、そして最終的には自動車用のリチウム・イオン電池よりも優れた物を発明したかった。」と述べている｡
これらは392°F(200℃)という高い灼熱温度で動作することができる。興味深いことに、彼等はより高い温度でより良い性能を発揮する。例えば、電池の充電速度は77°F (25℃)よりも230°F(110℃)で25倍速くなる。しかし、研究者達は、電池はこの高い動作温度を達成するために追加のエネルギーや特別な断熱材を必要としないと主張している。その定期的な充放電サイクルは、その高温を維持するのに十分である。
研究者達は、融点が低いため溶融塩電解質を選択した。それでも、それはまた別の利点を持っている。それは自然に樹枝状突起の形成を防ぐ。電池、特にリチウム・イオン電池は、2つの電極間でゆっくりと成長し、時間の経過と共に電池の性能が低下し、短絡のリスクが高まるため、小さな金属の「腱」からの大きな課題に直面している。
「非常に高い充電速度で実験を行い、1分以内に充電し、樹枝状突起の短絡によって電池を失うことはなかった。」とサドウェイは述べている｡研究チームによると、数十キロワット時、つまり1つの家庭に電気で電力を供給するために必要な量が、この電池設計の規模になる。さらに、それらは急速な充放電のために電気自動車の充電ステーションとして有益であるかもしれない。高価な新しい電力線を設置することなく電気自動車を充電することができ、外部のバックアップ電源バンクで使用することができる。
アルミニウム、溶融塩電解質、ニッケル電極を使用した最近の設計など、様々な電池技術が配電網規模でより優れた性能を発揮する可能性がある。
ドナルド・サドウェイが共同設立したアバンティというスピンオフ会社が、アルミニウム硫黄電池の特許を使用するライセンスを与えられた。次のステップはそれを大規模に構築し、ストレス・テストにかけることである。この研究は、2022年8月24日にネイチャー誌に掲載された樹枝状短絡に耐性のある急速充電アルミニウム-カルコゲン電池と題する論文に掲載された。
