MITはバッテリーをより強力にし、より速く充電するための新素材を開発
(画像提供: マサチューセッツ工科大学)
海外メディアの報道によると、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者は、バッテリーの充電を早めるのに役立つとされる新素材を開発した。
バッテリーの効率を向上させることは、より環境に優しい未来に貢献します。 ただし、現在の高度なバッテリー技術には、充電時間が長いなどのいくつかの欠点があります。 MITの研究者らによると、もう1つの課題は、バッテリー設計時に高い充電容量と「コンデンサーの長いサイクル寿命」を組み合わせることだという。
現在広く使用されている電気化学デバイスであるリチウムイオン電池は、充電容量が大きいものの、充電時間の点で欠点がある。 研究者らは、リチウムイオン電池の代替品として、低コストの有機材料を多数組み込んだ設計を実験している。 電池の導電率が低下していることが分かりました。 他のモジュラー設計アプローチと同様、特定のデバイスでリチウムイオン電池とコンデンサを組み合わせるのは複雑すぎて高価です。 これらの問題のため、MITの研究者Tianyang Chen氏は、「リチウムイオン電池の高い充電容量と、コンデンサの急速充電および長いサイクル寿命を組み合わせた電極材料の開発が不可欠である」と述べた。
研究チームは、電池の正極（電池の放電時にリチウムを蓄える電極）に使用できる有機材料の組み合わせを考案した。 有機材料を使用するというこれまでの試みは、電池の電解液に溶けてしまうため失敗に終わりました。 「不溶性ドーパント剤を使用した有機分子の重合や合成などの戦略により、電極の溶解を制限できる可能性があります」とチェン氏は述べた。 「しかし、本質的に不溶性でありながら、電荷を急速に輸送および蓄積できる有機材料を設計することは困難です。」
しかし、MIT の研究室で作成された材料は安定性を保つことができました。 「研究者らは、ビス-テトラアミノ-p-ベンゾキノンとそのポリマー類似体であるポリ(ビス-テトラアミノ-p-ベンゾキノン)を、電気エネルギー貯蔵デバイス用の擬似容量特性を備えた有機材料として、高い充放電速度で高い電荷貯蔵容量を示すと報告している。」 」
この有機材料は、現在のリチウムイオン電池の正極の容量のおよそ 2 倍である 310 mAh の電荷を蓄えることができます。 これらの材料を使用することで、バッテリーの充電時間を33秒に短縮することができます。
供給が限られているリチウムではなく、豊富なマグネシウムまたはナトリウムイオンを使用すれば、より低コストで最適な結果が得られる可能性があると研究者らは述べている。
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