バッテリーの未来-交換、開発、テクノロジー

世界は、理想的にはクリーンで再生可能な形で、より多くの電力を必要としています。今日、私たちのエネルギー貯蔵戦術は、現在、そのような技術の最先端にあるリチウムイオン電池によって形作られていますが、将来的に何を期待できるでしょうか。

いくつかのバッテリーの基本から始めましょう。

バッテリーは、1つまたは複数のセルの単なるコンテナーであり、各セルには、正極（カソードとも呼ばれます）、負極（アノードとも呼ばれます）、電解質、およびセパレーターが含まれます。これらにさまざまな材料や化学物質を使用すると、バッテリーの特性（エネルギーと出力を保存する機能、提供できる電力、またはサイクリング容量）に影響を与えます。電池会社は絶えず実験を続けており、より高密度、安価、軽量、そしてより強力な化学物質を見つける方法を模索しています。

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リチウムイオン電池の代わりになるものは何ですか？

リチウムイオン電池–スマートフォン、ポータブルコンピューター、そして基本的にあなたが持っているあらゆる充電式デバイスの背後にある大きな力–は彼らのまつ毛の足にあるかもしれません。知名度の高いバッテリー火災から同名の材料の価格上昇、環境問題まで、一連の悪い手続きは、私たちのポータブルガジェットに電力を供給するために、より安全で、より安価で、より効率的な物質を探すためにスクランブリングをしています。

間違いなく、リチウムイオン電池はスペースをあまり消費しないのでうまく機能し、摩耗することなく数回充電および再充電することができます。しかし、これらのバッテリーは、ウォームアップ時に他のバッテリーと比較してさらに拡張します。バッテリーには可燃性で危険な化学物質が含まれているので、バッテリーが膨張し始めたときに壊れたり破裂したりしないように、自分のバッテリーが構築されていることを願っています。これが、モバイルデバイスのバッテリー火災の背後にある主な問題です。

これらの問題は、テクノロジーを切り替えることで対処できます。以下は、リチウムイオンに取って代わる可能性のある他の電池材料です。

？ナトリウム

ナトリウムは海水に多く含まれているので目撃します-抽出や採掘の手段をほとんど必要としません-これは簡単なことのように見えます。問題は、単にリチウム電池の部品をナトリウムに交換することはできないということです。リチウムと比較して、ナトリウムはより大きなイオンであるため、セルのグラファイトベースのアノードの炭素層の間に収まりません。さらに、ナトリウムはリチウムに比べてエネルギー密度が低くなっています。しかし、良いニュースがあります。

最近の開発によれば、リンはナトリウム電池のアノードでグラファイトを吸収するという大きな役割を果たし、重量で7倍のグラファイト充電容量も備えています。

？フッ化物

フッ化物電池は、リチウム電池に比べて8倍長持ちします。ただし、フッ化物は陰イオン/負に帯電したイオンであり、高エネルギー密度の背後にある魔法ですが、反応性があり、安定化が難しい理由であるため、これは言うよりも簡単です。しかし、最近の研究によると、室温で要素を安定させて役立つようにすることができる液体電解質を発見した研究チームがあることがわかりました。

？アンモニア

アンモニア電池はすぐには来ないかもしれません。しかし、一般に家庭用クリーナーと呼ばれる化学物質は、自動車などの用途で燃料電池に電力を供給することができるという意味で、リチウムの代替品です。科学者が温室効果ガスを排出せずにアンモニアを生成する方法を決定できれば、世界中のどこにでもそれを出荷して、それらの燃料電池に電力を供給するために水素に変換することができます。そのエネルギー密度（体積）は、燃料電池に電力を供給するために一般的に使用される水素の2倍であるため、これは非常に重要です。幸いなことに、最近の進歩により、炭素を含まない再生可能な方法でアンモニアを生産することが実際に実現可能になり、それがこの環境に優しい資源への道を開くのに役立っています。

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リチウムイオン電池は未来ですか？

リチウムイオン電池は、世界を変える可能性があります。これらのバッテリーは、今日、多くの家電製品やテスラの電気自動車などで好まれているバッテリーになっています。

これらのバッテリーは、今後数年間で世界に多くの課題を取り除くという多くの約束を示していますが、対処しなければならないバッテリーのいくつかの欠点がまだあります（上記のとおり）。

リチウム金属電極を使用すると、従来の電池に比べてエネルギー密度が高くなります。そうは言っても、リチウム金属電極は樹状突起を構築することができます–指のような構造であり、セルの短絡の原因となります。この問題は、リチウム金属電極ではなく、リチウムイオンを収容する炭素電極を利用することで解決されました。

リチウムイオン電池のもう1つの制限は、損傷した場合に発火/爆発しやすいことです。それは携帯電話で起こっています。そうは言っても、リチウムイオン電池は私たちの世界を変える能力を持っているので、その利点を軽視することはできません。主な利点の1つは、その高いエネルギー密度です。それに加えて、バッテリーの自己放電は、充電式セルと比較して非常に低くなっています。さらに、これらのバッテリーは、良好に機能するために非常に少ないメンテナンスで済みます。最初の充電でプライミングする必要はなく、さまざまなタイプでアクセスできます。

一部のリチウムイオン電池は、家庭用電化製品に理想的な高電流密度を必要としますが、他の電池は、電気自動車や電動工具に理想的な高電流レベルを必要とします。

それにもかかわらず、リチウムイオン電池は理由から奇跡電池と呼ばれています。その長所はその短所を上回り、それが世界の未来と呼ばれる理由です。

永遠のバッテリーはありますか？

あなたの懸念が永遠に生きることができるバッテリーがあるということなら、はい。

永遠に生きることができる電池があります。ただし、それらは、光、RF、振動、または熱ソリューションなどのソースからエネルギーまたは電力を獲得するようなテクノロジーによって駆動されます。エネルギーが獲得されると、そのような技術–マイクロチップはそれをバッテリーに保持します。マイクロチップは常に再充電し、暗い場所でも充電できるため、永久に使用できます。