リチウムマグネシウム電池-リチウムイオン電池との比較

ポストリチウム時代が今始まっているというニュースで噂を聞いていたかもしれません。国立再生可能エネルギー研究所は、マグネシウム電池をリチウム電池よりも実行可能にする方法を発見しました。リチウムイオン電池は、今日ではほとんどすべてのデバイスに使用されているため、技術の変化は大きな問題になる可能性があります。しかし、商業化のためには、研究者と科学者がより良い結果を得るために他の選択肢を模索する必要があります。

そこで、ここでは、科学者がこの新しい技術をどのように有用にしたか、そしてそれがリチウムイオン電池に完全に取って代わるかどうかを学びます。最も簡単な質問に答えることから始めましょう。

マグネシウムがリチウムに取って代わる可能性はありますか？

この質問への答えは、マグネシウムの能力に依存しています。潜在的に、マグネシウム製の電池は、リチウムイオン電池と比較して、エネルギー密度が高く、安定性が高く、コストが低い可能性が最も高いです。しかし実際には、これらは国立再生可能エネルギー研究所の部門によって行われた予測にすぎません。

現在、リチウムイオン電池は競争なしに電池技術を支配しています。しかし、それはすでに単位体積あたりに蓄えられるエネルギーの最大量に達しています。したがって、コストを増やすことなくより多くのエネルギーを得ることができるように、新しいバッテリーの化学的性質を調べることが急務です。リチウムイオン電池にはいくつかの欠点があり、企業は代替品を探す必要があります。このテクノロジーの欠点のいくつかを以下に示します。

・リチウムイオン電池の最大の問題の1つは、自己放電の問題があることです。バッテリーを使用していなくても、バッテリー容量は月に1.5％減少し続けます。そして、自己放電率は、充電状態と温度の上昇とともに増加し続けます。したがって、数か月後、バッテリーは最終的には切れます。

・リチウム電池の電池寿命は良好ですが、それを変える要因はたくさんあります。これには、温度、放電電流、充電電流、充電範囲の状態、および電源が含まれます。

・リチウム電池の安全基準でさえ、家庭の要件を満たしていません。バッテリーの劣化中に5つの一般的な発熱反応が発生する可能性があり、それらはすべて危険です。

しかし、リチウムイオン技術の良いところは、消費者が注意を払えば、これらすべての欠点に対処できることです。すべてが特定の寿命を伴うことは明らかです。そしていつの日か、リチウム金属もレアメタルになります。したがって、企業は他の関連するバッテリー技術に関する実験に投資する必要があります。

リチウムマグネシウム電池の特性：

マグネシウム電池の基本的な特性は、リチウムイオンに比べて多くの利点があると考えられています。マグネシウムは、リチウム後の戦略として非常に有望な材料であるように思われることは誰もが認めるところです。アノード材料として、より良いエネルギー密度と安全性を提供することが期待されています。マグネシウム電池について言及する価値のあるいくつかの特徴：

・リチウムアノードと比較して、マグネシウムアノードは少量の電流密度でデンドライトの形成を示しません。これにより、リチウムアノードにとって大きな問題となるアノードでのインターカレーションが防止されます。

・インターカレーション層がないため、理論的にはアノードの相対体積エネルギー密度が約5倍向上します。

・これに伴い、リチウムは希少な材料ですが、マグネシウムの供給源は膨大です。したがって、この材料はリチウムよりもコスト面で有利です。

・マグネシウム電池のリスクもかなり少ないです。金属表面に結晶が形成されていないため、バッテリーが短絡する可能性が低くなります。

・また、マグネシウムのリサイクルも容易です。

通常、ポリアクリロニトリルは合成、半結晶性、有機樹脂であるため、マグネシウム電池の電解質に使用されます。ポリマーをマグネシウムイオン塩と混合し、金属をコーティングすると、電解質との反応を防ぐことができます。一部のプロトタイプはこのコンセプトで設計されており、有望な結果を示しています。それは良いニュースである可逆的な充電と放電を可能にします。

リチウムマグネシウム電池の用途：

マグネシウム電池の用途に関しては、科学者はいくつかの問題に直面する可能性があります。排除する必要のある主な問題は、マグネシウムと従来の炭酸塩電解質との反応です。金属の表面に不動態層を形成し、バリアに変換して、充電中にマグネシウムイオンが金属に到達するのを防ぎます。したがって、研究者は、マグネシウム金属をコーティングして電解質との反応を防ぐために使用できる固体の相間層を見つける必要があります。その結果、イオンは問題なく金属表面に出入りすることができます。

現在、マグネシウム電池技術の商品化に成功したと主張しているのはホンダとサイテックです。

科学者や研究者が電池技術の飛躍的進歩を遂げようとしているにもかかわらず、それでも商業化への道は長いです。リチウムイオン電池の交換品ができるだけ早く見つかることを心から願っています。リチウムの信頼できる多様な供給が今後数年間にわたって維持されることを保証するために、さまざまな戦略的提携および合弁事業が結ばれています。リチウム化学の使用が増加しているので、ソースは不足しています。ですから、私たちにできることは、私たちの惑星の偉大な精神がより良い代替案を考え出すことを期待することです。それまでは、バッテリー技術の頂点はリチウムイオンによって保持されており、手頃な価格で使用できます。