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陽極形成の問題により電池の弾力性が向上する可能性がある

Cathode Formation Issue Could Drive Improvements in Battery Resiliency

By Rayn Kennedy

https://www.pv-magazine.com/  より　　　2022.03.28

アルゴンヌ国立研究所の研究者達は、ナトリウム･イオン電池の性能に重大な影響を与える可能性のあるナトリウム･イオン電池用の陽極材料の作成における退行性効果を発見した。

　あらゆる規模の電池駆動車両と電池エネルギー貯蔵システムは、主にリチウム・イオン化学を使用しているが、高コストと熱故障への懸念により、アメリカの研究所は他の低コストで安全な代替品を調査するようになった。そのような代替案の1つはナトリウム･イオン電池である。

　4.5 V前後の高電圧でサイクルすると、ナトリウム･イオン電池はエネルギー密度を大幅に増加させる可能性がある。しかし、充放電サイクルの急速な劣化により、ナトリウム･イオン電池の商品化が妨げられている。

　アルゴンヌ国立研究所の研究者達は、電池の弾力性の向上につながる可能性のある陽極材料の作成に効果があることを発見した。陽極の作成における急冷プロセス中に、「構造的地震」が発生し、それが材料の原子構成を破壊することが見出された。

　陽極合成で急冷中に、粒子表面が粗くなり、広い領域で材料に歪みが見られた。この結果は、130 Fを超える高温で陽極をサイクルさせた場合、または10時間の充電サイクルに対して1時間の高速充電を実行した場合にも見られた。

　この構造に損傷を与える故障に知識により、陽極製造者は合成条件を調整して、陰極材料をより適切にペアリングできるより純粋な陰極を作成できるようになった。チームによる初期の研究も改善された陰極につながり、チームは2つをペアリングすることで劇的な効果が得られると期待している。

　「これで、改良された陽極と陰極を一致させて、性能を20％から40％向上させることができるはずである。」とアルゴンヌの化学的科学およびエンジニアリング部門のアシスタント化学者であるGuiliang Xuは述べている。「また重要なのは、そのような電池が高電圧での長期間のサイクルでその性能を維持することである。」

　結果は最近、Nature Communicationsに掲載された。アルゴンヌのチームは。調査結果は、より長距離でより手頃な価格の自動車、および配電網用の低コストのエネルギー貯蔵をもたらす可能性があると述べた。

　「見ることは信じることである。」と科学者のYuzi Liuは言った。「アルゴンヌの世界クラスの科学施設があれば、合成中に何が起こっているのかを推測する必要はない。」