リチウムイオン電池は、スマートフォン、カメラ、ラップトップ、電気自動車などに広く普及しています。ただし、取り扱いを誤ると爆発する可能性があります。全固体電池は、液体電解質を固体電解質に置き換えた代替品です。スイスの科学者たちは今回、そのような全固体電池のプロトタイプを発表した。
ジュネーブ大学のハンス・ハーゲマン氏とエンパ研究所のアルント・レムホフ氏が率いる研究者らは、そのイノベーションをジャーナル「 エネルギーと環境科学」で発表しました。 2つの研究機関が木曜日に発表したように、このバッテリーはリチウムの代わりにナトリウムをベースにしており、そのため費用対効果が高くなります。
全固体電池が解決策です
バッテリーは 2 つの電極 (アノードとカソード) と、通常、荷電粒子が移動する液体電解質で構成されています。充電すると、微細な石筍に似た、いわゆるリチウム樹枝状結晶が形成される可能性があると発表文は述べている。これらの樹状突起は短絡を引き起こし、火災の危険性をもたらす可能性があるため、市販の電池では電極材料として金属リチウムを使用せず、安全性の高いグラファイトを使用しています。ただし、これにより蓄えられるエネルギー量が減少します。
この問題は全固体電池を使用すれば回避できます。固体電解質が樹枝状結晶の形成を防ぎます。これにより、金属電極の安全な使用が可能になり、より高いエネルギー密度、つまりより強力なバッテリーが可能になります。
バッテリーはまだ市場に出す準備ができていない
今回発表されたプロトタイプでは、ナトリウムイオンが比較的自由に移動し、液体電解質とは異なり可燃性ではないため、研究者らはホウ素含有物質クロソボランを電解質として使用した。 2つの電極に最適に接続するために、科学者らはクロソボラン電解質の一部を溶媒に溶解し、カソード（陰極）の材料を加えた。そこで彼らは粉末を作り、残りの電解質材料とアノードを重ね合わせました。最後に、これらの層を押し合わせて固体電池を形成した、と研究機関は書いている。
研究者らによると、プロトタイプの初期テストは有望だったが、新しいバッテリーが市場に投入されるまでにはまだ長い道のりがあるという。 250 回の充電と放電サイクルの後でも、ストレージ容量の 85% がまだ利用可能でした。商用バージョンのバッテリーの場合、1200 サイクル必要になります。さらに、プロトタイプはこれまでのところ 3 ボルトの電圧しか耐えられませんでした。固体電解質としてはすでに非常に優れていますが、日常使用にはまだ十分ではありません。したがって、科学者たちはさらなる改良に取り組んでいます。