新しい室温の液体金属電池が未来を動かす道になるかもしれない
New Room-Temperature Liquid-Metal Battery Could Be the Path
to Powering the Future
https://news.utexas.edu/ 2020.07.06
テキサス州オースチン－テキサス大学オースチン校のコックレル工科大学の研究者達は既存のオプションの多くは利点を組み合わせながら主要な欠点を排除し、エネルギーを節約するタイプの電池を構築した。ほとんどの電池は携帯用電子器機用のリチウム・イオン電池などの固体電極またはスマートグリッド用のフロー電池を含む液体状態電極のいずれかで構成されている。テキサス大学の研究者達は液体電池と全固体電池の両方の長所を含む、いわゆる「室温全液体金属電池」を作成した。
全固体電池はエネルギー貯蔵のためのかなりの容量を備えているが、通常、時間の経過と共に劣化し、効率が低下する原因となる多くの問題が発生する。液体状態の電池は販売状態の電池を長期間劣化させることなく、容量効率的にエネルギーを供給することができるが、高いエネルギー需要に対応できないか、電極を絶えず加熱して溶融状態を保つために多大な資源を必要とする。
研究者達によると、チームの電池の金属電極は液体金属電池でこれまでに記録された最低の動作温度である摂氏20
℃の温度で液化したままにできる。現在の液体金属電池は摂氏240 ℃を超える温度を維持する必要があるため、これは大きな変化を表している。
「この電池はエネルギーの節約、安定性の向上、柔軟性の向上など固体と液体の両方の利点を全て提供できると同時に、エネルギーを節約できる。」とウォーカー機械工学科のGuihua Yu准教授の研究グループのポスドク研究員であるYu Dingは述べた。Dingはチームが最近、Advanced Materials誌で発表した室温電池に関する論文の筆頭著者である。
電池には陰極としてNa-K合金、陽極としてGaベースの合金が含まれている。本論文中で研究者達は異なる材料を使用して、さらに低い融点の電池を作成できる可能性があると述べている。室温電池はほとんどの個人用電子器機のバックボーンである今日のリチウム・イオン電池よりも多くの電力を約束する。それは数倍速くエネルギーを充電して供給することができると研究者達は言った。
液体成分であるため必要な電力に応じて電池を簡単にスケールアップまたはスケールダウンできる。電池が大きいほど、より多くの電力を供給できる。その柔軟性によりこれらの電池はスマートフォンや時計から再生可能エネルギーへの動きを支えるインフラストラクチャーに至るまで。あらゆる物に電力を供給する可能性がある。
「液体金属が従来の電極に代わる有望な代替品を提供できることを嬉しく思う。」とYu教授は述べた。「実証された高いエネルギーと電力密度を考えると、この革新的なセルはスマートグリッドと装着電子器機の両方に実装できる可能性がある。」
研究者達はこのプロジェクトに3年以上を費やしたが、その研究はまだ終わっていない。この新しい電池のバックボーンを構成する要素の多くは、従来の電池の主要な材料のいくつかよりも豊富であり、大規模な生産を潜在的により簡単かつ安価にする可能性がある。しかし、ガリウムは依然として高価な材料である。製造コストを削減しながら同じ性能を発揮できる代替材料を見つけることは、依然として重要な課題である。
室温電池の電力を増やすための次のステップは電解質(電荷が電池を流れることを可能にする構成要素)を改善することである。
「我々の電池は現段階では高温の液体金属電池と競合することはできないが、高度な電解質が高導電率で設計されている場合、より優れた電力能力が期待される。」とDingは述べた。
