偶然に発明されたバッテリーは400年持続する能力を持つ

研究者たちが偶然発明した永遠に持続するバッテリー

実験室での事故は良いことではありません。しかし、その事故が予期しない結果をもたらし、研究者たちを現在の最高性能のバッテリーの400倍長持ちするシステムへと導くとしたらどうでしょうか？

カリフォルニア大学アーバイン校の研究者たちは、最大200,000回の充電サイクルを持続でき、最大400倍長持ちするバッテリーを偶然に作り出しました。この発見は、交換なしで何千回も充電できるバッテリーに近づく可能性があります。

研究の元々のアイデアは、リチウムバッテリーの一般的な液体をはるかに厚い電解質ゲルに置き換えて固体バッテリーを作成することでした。彼らの研究は、ACS Energy Letters誌に発表されました。また、バッテリー内のリチウムを電気貯蔵用の金ナノワイヤーに置き換えました。

「デバイスをサイクルし始めたとき、彼らが死なないことに気づきました」と論文の主著者であるレジナルド・ペナーは言いました。「そのメカニズムはまだ理解していません。」

アーバインのバッテリー技術は、細菌よりも厚くない金ナノワイヤーを使用し、マンガン酸化物でコーティングされ、その後電解質ゲルの層で保護されています。このゲルは金属酸化物のコーティングと相互作用して腐食を防ぎます。ワイヤーが長いほど、表面積が増え、より多くの電荷を保持できます。

「[このゲル]はワイヤーを一緒に保持するだけではありません。実際には金属酸化物を柔らかくし、破損に対する抵抗性を高めるようです。この電荷貯蔵を行う金属酸化物の破壊靭性を向上させます」とペナーは述べました。

UCIナノバッテリーは、研究者によると、3か月間の試験条件で試され、「94-96%の平均クーロン効率」を生み出しました。テスト中に容量や電力の損失、ナノワイヤーの破損は記録されませんでした。

UCIの博士課程の候補生であるミヤ・ル・タイは、マンガン二酸化物で金ナノワイヤーのセットをコーティングし、「プレキシグラスのような」電解質ゲルを適用することで偶然の発明を現実のものとしました。これらのナノワイヤーは通常、使用が限られると劣化し、その脆さが充電および放電の負荷中に亀裂を引き起こします。しかし、UCIの研究者たちがミヤのバージョンをテストしたところ、ほぼ完全に無傷で、さらなる使用の準備が整っていることがわかりました。

「ミヤは遊んでいて、この全体を非常に薄いゲル層でコーティングし、サイクルを始めました」とペナーは言いました。「彼女はこのゲルを使うだけで、容量を失うことなく何十万回もサイクルできることを発見しました。」

「それは驚くべきことでした。なぜなら、これらのものは通常、せいぜい5,000回、6,000回、7,000回のサイクルの後に劇的に死ぬからです」と彼は言いました。

研究者たちは、ゲルがバッテリー内の金属酸化物をプラスチック化させ、ナノワイヤーに新たな柔軟性とバッテリーの長寿命を提供したと疑っています。

「コーティングされた電極は形状をはるかに良く保持し、より信頼性の高いオプションになります」とタイは言いました。「この研究は、ナノワイヤーを基にしたバッテリー電極が長寿命を持つことができ、これらの種類のバッテリーを現実にできることを証明しています。」

新たに発見された技術が現在の消費者電子機器に適用されれば、一般的なリチウムバッテリーの400倍長持ちするバッテリーを作成できます。しかし、UCIナノバッテリーはまだ開発段階にあり、市場で商業的に利用可能になるまでにはまだ時間がかかります。しかし、利用可能になれば、コンピュータ、スマートフォン、家電製品において、デバイスに電力を供給する面で大きな違いをもたらす可能性があります。

この研究は、メリーランド大学の電気エネルギー貯蔵のためのナノ構造エネルギー最前線研究センターと協力して行われ、米国エネルギー省の基礎エネルギー科学部門から資金提供を受けました。

出典: UCIニュース