リチウム電池は新しい時代を迎えようとしています

ノートブック、電気自動車、携帯電話で広く使用されているリチウム電池とは何かについて、多くの人はあまり明確ではないかもしれません。これまで、リチウム電池は、長い間、長い充電時間と短い耐用年数というボトルネックに直面していました。しかし、このボトルネックは最近シンガポールの研究チームによって打ち破られ、その結果、リチウム電池の新時代が到来しています。

新しい急速充電バッテリーは、2分で70％充電でき、最大20年の耐用年数があります。これは現在のバッテリー寿命の10倍です。

リチウム電池は、主に正極材料（コバルト酸リチウムなど）、電解質、負極材料（グラファイトなど）で構成されています。充電時に、リチウムイオンは正極材料のコバルト酸リチウム結晶格子から抽出され、電解質を通過した後、層状グラファイトに埋め込まれます。放電すると、リチウムイオンは層状グラファイトの格子から抽出され、電解質のコバルト酸リチウムを介して電解質に埋め込まれます。

電池の充電・放電中、リチウムイオンは正極と負極の間を行き来するため、「ロッキングチェア電池」とも呼ばれます。近年、科学者たちは新しいタイプのリチウム電池、特に大容量のリチウム硫黄、リチウム酸素電池、ナノシリコン電池を開発しました。しかし、複雑な合成プロセス、高コスト、短いサイクル寿命などのために、多くの結果が失敗しました。人気を得る。

従来のリチウムイオン電池は、主にグラファイト電極の安全性能によって制限され、急速に充電することができず、電池は電極の表面に固体電解質膜を形成し、リチウムイオンの「ステップ」をブロックして速度を低下させます。リチウムイオンの輸送速度を下げます。新しく発明された新しいリチウム電池の革新は、電池のネガとして従来のグラファイト材料の代わりに超長二酸化チタンナノチューブゲルを使用することです。この新しい材料は電解質膜を形成せず、リチウムイオンを急速に埋め込んで急速充電効果を実現できます。

同時に、一次元二酸化チタンナノゲルの特殊な構造のおかげで、新しいバッテリーは寿命の飛躍的進歩を達成し、サイクル数は数万回に達する可能性があります。 1日1回の充電で20年以上使用できます。さらに、本研究で使用した二酸化チタン（通称二酸化チタン）は、低コストで加工が容易で、電池の再現性が良く、信頼性が高く、既存の工程とシームレスに統合でき、産業用途の見通しは非常に明るい。 。

リチウム電池は1970年代に登場しました。 1991年、ソニーは最初の商用リチウム電池をリリースし、それ以来、家電製品の顔に革命をもたらしました。リチウム電池の使用が増えているにもかかわらず、その耐久性と耐用年数は効果的に破られておらず、電気自動車やその他の産業の急速な発展を制約しています。

この新しい技術革新は、多くの分野に幅広い影響をもたらします。モバイルデバイスの分野では、新しいバッテリーは一部の電子デバイスの「強制的な排除」を回避できます。電気自動車分野でも大きなメリットがあり、充電時間だけでなく、時間も数分に短縮され、ユーザーは高価なバッテリーパック（約10,000米ドル）を頻繁に交換する必要がないため、電気自動車のさらなる普及。

しかし、現在のリチウム電池の開発が直面しているボトルネックは、容量を増やしたい場合、充電速度とサイクル寿命を犠牲にする必要があり、充電速度を上げて大容量を維持することは難しいということです。将来的には、電池の交換は、一方では、固体半固体電解質の研究などの安全性能を改善する必要があります。一方で、リチウム電池のエネルギー密度の飛躍的進歩を実現するためには、大容量アノード材料の研究開発を加速する必要があります。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。