リチウムイオン電池の性能向上のための研究

ワシントン州立大学の科学者は、リチウムイオン電池の開発に重要な仕事をしています。研究者は、リチウムイオン電池のアノードと電解質の組み合わせを置き換えることにより、より効率的な電池技術を生み出しました。

科学者は、モバイル機器や電気自動車で使用されるリチウムイオン電池の開発に引き続き取り組んでいます。電池技術が研究されている分野の1つは、リチウムイオン電池のアノードおよびカソード組成の開発です。

リチウムイオン電池は充電後に放電しますが、電子はアノードとカソードの間を交互に行き来します。現在使用されているバッテリーは、アノード、グラファイト、銅でできています。ワシントン州立大学（WSU）の科学者は、このグラファイトの代わりに純粋なリチウム金属を使用することを試みました。アノードに含まれる銅の組成です。

研究者の1人であるキュ・ソンは、純粋なリチウム金属は銅-グラファイト組成よりもはるかに高いエネルギー密度を提供でき、2倍長持ちすると説明しました。 「リチウム金属を直接使用できれば、バッテリーのエネルギー密度を大幅に高めることができます」とSong氏は述べています。

ただし、陽極セクションで純粋なリチウム金属を使用するWSUの科学者の努力は、安全性の問題に直面しています。 リチウムイオンは、リチウム金属から形成されたカソードとアノードの間で変動し、材料の表面に突起を生じさせました。 リチウムのこれらの突起は、短絡を引き起こし、その後火災を起こします。 オーバーハングにより、バッテリーが火災を起こさなかった場合、バッテリーは急速に放電しました。

リチウムの表面に現れた問題の後、科学者はこの問題を解決するための代替案に取り組み始めました。 解決策として、多孔質炭素構造からカソード部分を形成した後、二硫化セレンという化学物質をその中に入れました。 電解質溶液にいくつかの添加剤が加えられ、カソードとアノード間のリチウムイオンの移動が保証されます。

この混合物は、リチウム金属からなるアノード表面に自己保護層を形成させました。 この保護層は、リチウム金属の表面に形成された突起を防止した。 チームは、この方法で作成されたバッテリーをテスト中に500回充電することができました。

バッテリー技術開発の分野で働いている科学者は、別の方法として固体電解質を使用しようとしています。 MITおよびオーストラリアのディーキン大学での固体電池として知られるこれらの電池に関する研究は、重要な例を明らかにしました。 ただし、WSUでアノードの代わりにリチウムを使用する実験は、この段階で固体電池よりも効率的であると思われます。