リチウム金属電池は、電気自動車にとって最も有望なものの1つと見なされています。リチウム金属電池の最大理論容量は、リチウムイオン電池の2倍以上です。将来のバッテリーは最大500Wh / kgを蓄えることができ、これは1回のバッテリー充電で電気自動車の走行距離を2倍にするでしょう。アノードに純粋なリチウムが含まれているバッテリーの急速な劣化の問題は残っていましたが、アメリカ人はそれに対処しました。
米国エネルギー省の太平洋国立研究所（PNNL）の研究者は、アノードを大幅に劣化させることなく、リチウム金属電池の寿命を延ばすことが可能であることを発見しました。以前は、このためにアノードに厚いリチウム層を適用することが提案されていました。しかし、多くの充電および放電サイクルの過程での化学プロセスは、依然としてリチウムを破壊し、その結果、アノードを破壊し、容量の急激な減少につながりました。
PNNLの新しい開発の背後にある秘密は、固体の厚い層の代わりに、アノードでリチウムの薄いストリップを使用することにあります。結局のところ、20ミクロンの厚さのストリップは、アノードでの化学反応のためのそのような条件を作成し、材料の劣化が大幅に減少します（NatureEnergyの記事）。
この原理に基づいて構築されたリチウム金属電池のアノードは、600回の再充電サイクルに耐え、容量の76％を保持しました。プロトタイプバッテリーのエネルギー密度も印象的です-350Wh / kg、これは今日の最高の商用リチウムイオンバッテリー（250-300 Wh / kg）よりも間違いなく高いです。ただし、このバッテリーはまだ生産されていません。科学者たちは、最初にエネルギー貯蔵密度を500 Wh / kgまで上げるよう努めています。これにより、新しいエネルギー貯蔵装置への移行が正当化されます。
リチウム金属電池の歩留まりを近づけることを約束する研究はこれだけではないということは言うまでもありません。スタンフォード大学の人々は、このタイプのバッテリーの商品化への道を非常に進んでいます。発明者はQuantumScapeスタートアップを作成し、ビルゲイツとフォルクスワーゲンから資金を調達しました。 QuantumScapeリチウム金属電池工場は来年後半に生産を開始する予定です。待つのに長くはかからないでしょう。
2021-07-01 12:50:54
著者: Vitalii Babkin