未来のバッテリー：紹介とステータス

世界はより多くの電力を必要としており、電力は再生可能でクリーンな形でなければなりません。特にそのような技術の最も進んだ段階で、現在私たちのエネルギー貯蔵戦略を形作っているのはリチウムイオン電池です。しかし、問題は、特に今後数年間で、私たちは何を楽しみにすべきかということです。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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バッテリーの基本は、始めるのに最適なポイントです。第１に、電池は、単に１つまたは複数のセルのパックであり、各セルは、アノード（負極）、カソード（正極）、電解質、およびセパレータを有する。バッテリーの再充電および放電できる回数、提供できる電力量、出力または保存できるエネルギー量などのバッテリーの特性は、これらに使用される化学物質および材料によって異なります。

電池会社、機関、およびこの分野の専門家は、より強力で、密度が高く、軽量で、安価な化学物質を見つけることを目的として、絶えず実験を行っています。現在、想像を絶する変革の可能性を秘めたバッテリー技術がいくつかあります。電池の未来を支えるのはこれらの技術です。それはすべて、その添加が完全な違いをもたらすことができると誰も考えなかった共通の成分に関するものです。

砂糖を加えるだけで、未来のバッテリーがより安く、より良くなるように設定

研究者たちは、新世代のバッテリーへの素晴らしい道を見つけたと確信していることを明らかにしました。これらのバッテリーは電気自動車に電力を供給できるため、1回の充電でメルボルンからシドニーまで運転できます。そして驚くべきことに、スプーン一杯の砂糖が重要な成分でした。

砂糖を加えるだけで、研究者は潜水艦、電気自動車、および航空に不可欠なリチウムイオン電池に匹敵する、より持続可能で、より軽く、より長持ちするものを作り出すことができるようになりました。

研究者は、特に正極にグルコースベースの添加剤を使用することにより、リチウム硫黄技術が安定したと報告しています。ご存知のように、次世代の電池の基礎として長い間誇示されてきたのはリチウム硫黄電池技術です。今、それはさらに良くなっています。

今後数年のうちに、この技術は実際に、電気トラックやバスなど、メルボルンからシドニーまで充電なしで移動できる車両につながる可能性があります。この技術はまた、軽量が最高である農業および配達ドローンの大きな革新を可能にする可能性があります。

理論的には、リチウム硫黄電池は、同じカテゴリと重量のリチウムイオン電池が蓄えることができるエネルギーの2〜5倍のエネルギーを蓄える可能性があります。主な課題は、これが理論上のみであるということでした。しかし、使用中、リチウム硫黄電池の電極はより速い速度で劣化し、電池はちょうど故障しました。

専門家はこれについて2つの可能な説明をしました。第一に、正の硫黄電極は、かなりの収縮と膨張に大きく悩まされ、それによって弱くなり、リチウムにアクセスできなくなります。 2つ目の理由は、硫黄化合物がリチウム負極を汚染したことです。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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硫黄電極の構造を開いて膨張に対応し、リチウムに簡単にアクセスできるようにすることができることが実証されています。

砂糖を電極のウェブのような構造に組み込むことができるようになりました。これにより硫黄が安定し、リチウム電極を覆って硫黄が移動するのを防ぎます。

専門家は、同等のリチウムイオン電池と比較してはるかに多くの容量を保持しながら、1000サイクル以上の充放電寿命を持つテストセルのプロトタイプを構築しました。

そのため、各充電は長持ちし、これによりバッテリーの寿命が延びます。バッテリーの製造には、広大で有毒でエキゾチックな材料も必要ありません。

この技術の支持者は、1988年に発表された地球化学レポートに触発され、砂糖ベースの物質が硫化物と強い結合を形成して、地質学的堆積物の変性に抵抗する方法について説明しました。

もちろん、カソードのバッテリー側の課題のほとんどは、新しいテクノロジーによって解決されました。しかし、この素晴らしい有望な技術の大規模な取り込みを可能にするために、リチウム金属アノードを保護する方法については、さらなる革新が依然として必要です。これらのイノベーションはすぐそこにある可能性があります。

未来のスーパーバッテリー

世界は、より安全に使用でき、長持ちし、より多くのエネルギーを蓄えるバッテリーを必要としています。幸いなことに、間もなく登場する新しいバッテリーがあり、将来に電力を供給することが期待されています。それらが含まれます：

NanoBoltリチウムタングステン電池

この電池には、ウェブ状のナノ構造を構築する前に銅の陽極基板に強く結合するタングステンとカーボン層のナノチューブが追加されています。それは、放電と再充電のサイクル中に、より多くのイオンが付着できる巨大な表面を形成します。これにより、NanoBoltリチウムタングステンバッテリーはより速く再充電され、より多くのエネルギーを蓄えることができます。

有機ケイ素電解質電池

リチウム電池の主な問題は、電解液の爆発や発火の危険性です。ウィスコンソン大学マディソ校の化学教授RobertWestとRobertHamersは、リチウムイオン電池に見られる炭酸塩ベースの溶媒システムに代わるより安全なものを求めて、OS（有機シリコンベースの液体溶媒。これは改善に大きく貢献しています。得られた電解質は、特に分子レベルで、消費者、軍隊、および産業用リチウムイオン電池市場向けに簡単に設計できます。

亜鉛マンガン酸化物電池

DOEのパシフィックノースウェスト国立研究所で活動しているチームは、バッテリーがどのように機能するかについての従来の仮定を調査していました。彼らは、酸化亜鉛マンガン電池で予期しない化学変換反応を発見したことに驚いた。プロセスを制御できる場合、必ずしもコストをかけずに、従来のバッテリーのエネルギー密度を高めることができます。この新しい開発により、亜鉛-マンガン酸化物電池は、特に国の電力網に追加する大規模なエネルギー貯蔵のために、鉛蓄電池およびリチウムイオン電池の代替となる位置に置かれます。

未来の電気自動車バッテリー

電気自動車への移行は、電気自動車用バッテリーの開発と技術に大きく依存します。

研究者たちはすでに、EVバッテリーの製造に必要な金属の量を減らす方法を見つけるために時間と競争しています。量は通常、バッテリーの種類と車両のモデルによって異なります。

さまざまなアナリストによると、リチウムイオン電池は今後何年にもわたって頼りになる電池になるでしょう。実際、リチウムイオン電池は今後も主要な技術であり続ける可能性があります。コストが大幅に下がっています。実際、今では30倍安くなっています。リチウムイオンEVバッテリーパックの価格は、2023年までに1キロワット時あたり100米ドル未満になると予測されています。これにより、電気カードは従来の車両よりもはるかに安価になります。