リチウム電池の飛躍的進歩：2分で70％充電

リチウム電池はおなじみの電子製品であり、携帯電話、ラップトップ、電気自動車に広く使用されています。しかし、リチウム電池の評判は、長い充電時間や短い耐用年数などの慢性疾患にも悩まされています。シンガポールの南洋理工大学の研究チームは、2分で70％を充電でき、現在のバッテリー寿命の10倍である20年の耐用年数を持つ新しいタイプの急速充電バッテリーを開発しました。

リチウム電池は、主に正の材料（リチウムコバルト酸素など）、電解質、および負の材料（グラファイトなど）で構成されています。充電されるたびに、リチウムイオンはカソード材料のリチウムコバルト酸素格子から除去され、電解質の後に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除去され、電解質を通過した後、リチウムコバルト酸素に埋め込まれます。電池の充電と放電の過程で、リチウムイオンは正極と負極の間を行き来するため、リチウム電池は鮮やかに「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、ナノシリコン電池の開発において大きな進歩を遂げました。しかし、複雑な合成プロセス、高コスト、および短いサイクル寿命のために、多くの成果は広く使用されていません。

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のために急速に充電することができず、電池が作動すると、電極の表面に固体電解質膜の層が形成され、リチウムイオンの「足音」をブロックします。これにより、リチウムイオンの輸送が遅くなります。速度。新しく発明されたリチウム電池の革新は、電池電極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。新素材は電解膜を形成せず、リチウムイオンを素早く埋め込んで急速充電効果を実現します。同時に、一次元二酸化チタンナノメートル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。また、本研究で使用した二酸化チタン（通称二酸化チタン）の原料は、低コストで加工が容易であり、再現性と信頼性に優れています。既存のプロセスとシームレスに接続でき、産業上の利用可能性は非常に明るいです。

リチウム電池は1970年代に登場しました。ソニーは1991年に最初の商用リチウム電池を発売し、それ以来、家電製品に革命をもたらしました。リチウムイオン電池は広く使用されていますが、その耐久性や耐用年数が十分に損なわれておらず、電気自動車などの急速な発展を阻んでいます。この新しい技術革新は、多くの分野で幅広い影響を及ぼします。モバイルデバイスの分野では、新しいバッテリーで一部の電子デバイスの「強制的な排除」を回避できます。電気自動車業界は、充電時間を数時間から数分に短縮するだけでなく、高価なバッテリー（約10,000ドル）を頻繁に交換する必要がなくなることによっても大きなメリットがあり、さらに人気が高まります。電気自動車の。

しかし、現在のリチウム電池開発のボトルネックは、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、充電速度を上げて容量を増やすことは難しいということです。将来的には、電池のアップグレードは、固体半固体電解質の研究など、一方では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を飛躍的に向上させるためには、大容量カソード材料の開発をスピードアップする必要があります。要するに、電池と電解質材料の正極と負極は、形状と容量の面でより大きな進歩を遂げることができるように、協調して開発される必要があります。

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