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次世代大容量バッテリー普及につながるか。新しいコーティング技術がリチウム金属電池の弱点カバー

ドローンやEV方面がお待ちかね

Munenori Taniguchi, @mu_taniguchi
2019年8月27日, 午後04:30 in Mobile
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現在、二次電池つまり充電可能なバッテリーとしてもっとも普及しているのはリチウムイオン電池です。リチウムイオン電池は軽く、メモリー効果や自己放電がほとんどないというメリットが重宝され、モバイルバッテリーから電気自動車まで幅広く利用されています。

そして、そのリチウムイオン電池よりもさらに大きなメリットを持つ二次電池として期待されているのがリチウム金属電池。リチウムイオン電池よりもはるかに高いエネルギー密度を備え、重量でいえば1ポンド(453.6g)あたり33%も余分に電力を蓄えることが可能です。

リチウム金属電池が考案されたのはもう数十年も前のことです。しかし、リチウム金属電池は充放電をくり返すと負極にリチウム成分が析出し、成長して針のように固く尖ったデンドライト(樹状突起)となって内部のセパレーターを貫通、短絡~火災事故に発展してしまう可能性が高いという欠点がありました。この安全性の問題から、これまで一般用途にはほとんど普及していません。

しかし、米スタンフォード大学とSLAC国立加速器研究所の研究チームは、その問題を解決する方法を発見したと考えています。彼らは、問題の原因となるデンドライトの発生を大幅に抑制する特殊な保護被膜を作りました。

このコーティング技術は、帯電したリチウムイオンを電極に均一に送達する分子のネットワークを作ることで、デンドライトの発生を抑制します。チームは160回の充電サイクルを実施したあとでも、もとの85%の充電容量を維持できるリチウム金属バッテリーを生み出すことができたと述べています。

これまでのリチウム金属バッテリーで同じぐらいの充放電をくり返した場合、その充電容量は元の30%程度にまで低下するとされることから、新しいコーティング技術はリチウム金属バッテリーの寿命延長に大いに貢献しそうです。

研究チームは現在、さらにコーティングの設計を改良して容量維持率を高め、より多くの充電サイクルが可能になるようバッテリーを試験しています。

実用化については、究極の目標は電気自動車向けバッテリーに活用することとしつつ、安全性を実証するためにまずは容量の小さなもので開発を進め、民生用電子機器向けに製品化される可能性が高いと述べました。なお、チームはこのコーティング技術はリチウム金属電池に関する問題の「一部」を克服するだけだとも述べており、実際に市場にこの技術を使った製品が登場するのはまだ数年は先のことと思っておくのが良いかもしれません。



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