爆発の危険性のないリチウムイオン電池が実用化される可能性があります

中国系アメリカ人の科学者は、水力ベースの電解質に基づく新しいタイプのリチウムイオン電池を開発したと述べています。これは、従来のリチウムイオン電池の爆発のリスクを排除するだけでなく、従来のリチウムイオン電池のレベルのエネルギー密度を実現します。安全なリチウムイオン電池の実用化に向けた大きな一歩。

この作業は、メリーランド大学のWangchunsheng教授、Yangzhongyin博士、および米国陸軍研究所の上級化学者であるXukangによって実施されました。この論文は、American CellPressのJoule誌に掲載されました。

「これは、水ベースの電解質を実現した最初の4ボルト電池です。原則として、これは大きな根本的な突破口です。」Yangzhongyinらは記者に電子メールで述べました。彼らは、従来の市販のリチウムイオン電池に可燃性の高い有機電解質を使用することは、重大な安全上の問題であると説明しました。有機電解質を不燃性の水ベースの電解質に置き換えることの問題は、前者の電気化学的安定化ウィンドウが一般に2ボルト未満であることです。電極電圧がこの数値を超えると、電解質の安定性が失われるため、エネルギー密度が制限されます。

新しい研究の鍵は、リチウム金属またはグラファイト電極が水ベースの電解質中の水分子と直接接触することを避け、水素の還元につながることであると彼らは説明しています。この目的のために、彼らは電極の表面に均一にコーティングされた非常に疎水性のコロイド保護材料を開発し、水分解副反応によって引き起こされる電極の故障を効果的に防止しました。

さらに重要なことに、彼らは、初期の充電および放電サイクルにおいて、保護層の特定の成分が、負極表面上により高密度で疎水性の固体電解質界面層をその場で形成し、負極表面をさらに不動態化することを見出した。そして、この固体界面層は、部分的な損傷の条件下でそれ自体を修復することができ、それはバッテリーの長期安定性を保証します。

WangchunshengとXukangは、研究結果がGaodianyaの窓に安全な水性リチウムイオン電池を開発するための新しい方向性とアイデアを提供すると指摘しました。基本的な科学的意味では、「安定した4ボルトの水電解質は、さまざまな電気化学デバイスに多くの新しい機会をもたらすことができます」。同時に、水力ベースのリチウムイオン電池は、従来のリチウムイオン電池に必要な安全装置を排除し、電池部品の重量をさらに減らすことができます。

彼らは、現在の研究は実験室での概念の検証に過ぎず、商品化までにはまだ長い道のりがあることを強調しました。次のステップでは、電解質保護層の化学組成とバッテリー構造をさらに最適化および改善し、バッテリーのサイクル寿命を現在の70〜100サイクルから500サイクルを超える商用標準に延長することを計画しています。

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