より長持ちするナトリウム･イオン電池が現実に近づいている
Longer-Lasting Sodium-Ion Batteries Closer to Becoming a Reality
By Staff Writer
https://www.mining.com/より 2022.07.14
太平洋岸北西部国立研究所の研究者達は、実験室試験で寿命を大幅に延したナトリウム･イオン電池を開発し、技術の大規模な適用を妨げる主要な障害の1つを克服した。
Nature Energy誌に掲載された論文で科学者達は電池の液体コアを構成する成分の変化が、これまでのナトリウム・ベースの電池を悩ませてきた性能の問題を防ぐと説明している。彼等が言うには、何時の日か、この電池が電気自動車に電力を供給し、太陽からのエネルギーを蓄えることが期待されている。「ここでは、ナトリウム･イオン電池が長持ちし、環境に優しい電池技術になる可能性があることを原理的に示した。」と、研究者達の筆頭著者であるJiang(Jason) Zhangはメディアの声明で述べている。
Zhangは、電池では電解質はエネルギーの流れを維持する循環する「血液」であると説明した。電解質は溶媒に塩を溶解することによって形成され、正極と負極の間を流れる荷電イオンをもたらす。時間が経つにつれてエネルギーの流れを維持する電気化学的反応が遅くなり、電池は再充電できなくなる。現在のナトリウム･イオン電池技術では、このプロセスは同様のリチウム・イオン電池よりもはるかに速く起こる。したがって、PNNLチームは液体溶液とそれを流れる塩の種類を切り替えて、まったく新しい電解質レシピを作成することでこの問題に取り組んだ。実験室でのテストでは、新しい設計は耐久性が証明され、4.2 Vで300サイクル後にセル容量の90％を保持し、以前に報告されたほとんどのナトリウム･イオン電池よりも高くなっている。
レシピはまたは、通常時間の経過と共に溶解するアノードの保護フィルムに安定化効果があることを示した。Zhangと彼の同僚によると、新しい電解質はまた、ユニット全体にさらなる安定性を提供するカソード上に超薄い保護層を生成する。
防火
新しいナトリウム･イオン技術は温度変化にも影響されず、高電圧で動作できる自然に消火する解決策を使用している。この機能の1つの鍵は、アノード上に形成される超薄型保護層である。この超薄膜層は一度形成されると安定しており、研究論文で報告されている長いサイクル寿命を提供する。
「また、陰極でのガス蒸気の生成も測定した。」と研究の共著者であるPhung Leは説明した。「ガス生産はごくわずかであった。これは、高温で動作する可能性のあるナトリウム･イオン電池用の安定した電解質を開発するための新しい洞察を提供する。」
Leは今のところ、ナトリウム･イオン技術はエネルギー密度においてリチウムに遅れを取っていると指摘した。しかし、温度変化に対する不浸透性、安定性、長いサイクル寿命などの独自の利点があり、特定の小型電気自動車の用途や将来の配電網エネルギー貯蔵にも価値がある。
このような用途に到達するために研究チームは設計を改良し続けている。Leは、彼と彼の共著者は、コバルトを使用する必要性を減らし、最終的には排除するために、他のデザインも実験していると述べた。
