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科学者達はリチウム・イオン電池と共同するために

ナトリウム･イオン電池を望む

Scientists want Sodium-Ion Batteries to Compete with Li-Ion Batteries

By Valentina Ruiz Leotaud

https://www.mining.com/  より　　2020.11.15

　中国科学院とデルフト工科大学の科学者達はナトリウム･イオン電池の研究をスピードアップさせるために研究しているので、彼等はスマートフォン、ラップトップそして電気自動車で使われているリチウム・イオン電池と競争できる。

　サイエンス誌に発表された論文で、研究者達は、最高のスーパーコンピューターでもできなかった何かを達成したというエビデンスを提出している：ナトリウム･イオン電池の原子構造を予測する方法の開発である。

　名前が語っているように、ナトリウム･イオン電池は台所に塩や他の物でも見られるナトリウムに基づいている。理論的にナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池と同様の性能を持っていない、つまりエネルギー密度がリチウム・イオン電池のそれよりも20％－30％低い。携帯電話や電気自動車に使うようになったとき、この低下した性能は競争力はなくても、重要があまり重要でない状況では良い代替品になりうる、と　研究者達は言う。

　彼等の論文で、科学者達は海運用途、頻繁に充電できる車両、家庭の電力壁またはこれらの電池から恩恵を受ける要素として風力や太陽エネルギーを蓄えるバッテリーパークに言及する。記述はまた、リチウム・イオン電池で普通使われるコバルトを必要としないナトリウム･イオン電池はより良くて安い陽極を作るための原材料の使用でより多くの機会を提供するとも述べている。しかし、陽極の正確なレシピを得ることは挑戦である。

「要素の正確なカクテルに応じて、陽極の原子構造に微妙な相違が生じ、陽極は電池性能に大きな影響を及ぼす。」と研究の共著者であるMarnix Wagemakerはメディア声明で言った。「ほんの一握りの要素で、一番早いスーパーコンピューターでも様々な組み合わせがどの様になるかを予測できない非常に多くの構造的な可能性がある。結果として、新しい材料の開発は遅くなる。」これがWangmakerと彼のチームが陽極のサンドイッチ構造をより良く理解し、そのための理想的な構造の予測に関して研究しようと決めた理由である。「最初、原子構造を決定するイオンの大きさのように思われた。しかし、ただ１つの要因ではないことがやがて明らかになった。イオンの電荷分布が中枢の役割を果たす。」とWagemakerは言った。専門家よると、イオンサイズとその電荷との比、いわゆる「イオンポテンシャル」は予想値として知られているので、これは重要な洞察であった。

　このようにして研究者達はイオンポテンシャルに基づいて簡単な構造を開発し、原材料の選択のどの様な比でどのような構造になるかを予想できるようになった。「最高の性能を発揮する電極材料に対する膨大な可能性を通して我々は製造出来るようになる。」とWagemakerは言った。

　科学者達は新しい材料によって彼等の製造をテストし、最高の可能性のあるエネルギー密度の陽極を作ることを試み、非常に速く充電できる別の物を作ろうとした。「いずれの場合でも、我々は成功した。エネルギー密度の点で、我々は可能性の上限に達した。地質学からの非常に古い考えに基づいて、そのような簡単な製造がそのような精度もった原子スケールで予想できる事実を私は好きである。」とWagemakerは言った。

　チームのために、次のステップは様々な種類の電池用の電極と電解質の両方で他の種類の構造も探すことである。