バッテリー: リチウムイオンの代わりに亜鉛を使用したらどうなるでしょうか?

リチウムイオンは、電子機器のバッテリーに広く使用されています。これらのバッテリーは、従来のバッテリー (多くの場合鉛ベース) よりも充電が速く、長持ちし、電力密度が高くなります。これらが、メーカーが電子機器にこの技術を採用するようになった理由であり、これがスマートフォンの優れたデザインや電気自動車の 400 キロメートル以上の走行を可能にした理由です。

このテクノロジーに関する記事を特集しました、その役割とその仕組みをより深く理解するために。さらに、このファイルには、お客様から定期的に寄せられる多くの質問への回答も含まれています。Galaxy Note 7 ケースそれにもかかわらず、メーカーは新しい技術の使用を検討するよう促され、亜鉛の研究が再開されました。

亜鉛とは何ですか？

すでに亜鉛を使用しています。再充電不可能なアルカリ電池に組み込まれています。私たちがこの化学元素に興味があるとすれば、それはそれがリチウムイオンに代わる候補の一つだからです。理論的には、空気と混合した亜鉛はより安全で安価であり、より優れた出力密度も提供し、地球上に豊富に存在します。したがって、亜鉛酸素技術は、リチウムイオンの 385 Wh/kg と比較して、最大 1370 Wh/kg、つまり約 4 倍以上のエネルギーを提供できます。科学ブログ Erios に掲載されている数字。たとえば、テスラの場合、航続距離は現在の約 400 キロメートルから 1,000 キロメートル以上に増加します。

また、研究者がこの技術の研究を推進しているのは、酸化亜鉛に変化する能力があるため、危険ではありません。空気や水と非常に危険に反応するリチウムとは異なり、火災を引き起こしません。。また、より高速な充電が可能であり、リサイクルが容易なため、完全にリサイクル可能なバッテリーを作成することが可能になります。

しかし、なぜ未だに亜鉛をバッテリーに採用していないのでしょうか?

最後に、これらすべての特性を備えた亜鉛は、リチウムイオンに代わる興味深い候補であると思われます。ただし、この元素の背後にある化学反応には懸念があります。特に、放電段階での酸素の水酸化物への変換および充電中の逆反応のための安定した空気触媒が存在しないという事実による。

亜鉛の背後にある化学反応が懸念を引き起こす

亜鉛陽極は通常、亜鉛粉末の粒子を結合して作られます。充電と再充電のサイクルを繰り返すと、導電性が低下するデンドライト コーティングが生成されます。このように電荷が不均一に分布しているため、亜鉛針は大きくなり、最終的にはアノードとカソードを隔てる薄い障壁を突き破ります。結果: バッテリーの寿命を示すショートが発生します。

新しい技術の開発を担当するアメリカの機関である ARPA からの補助金のおかげで、米国海軍研究所 亜鉛を研究しています、プロジェクトを担当するチームは、亜鉛ベースの電池で使用される化学反応の問題を克服する解決策を見つけたでしょう。

多孔質アノードは電流をより均一に分配し、樹枝状結晶の生成を防ぎます。

そこで研究者らは、亜鉛アノードをニッケルカソードと結合させることで、樹枝状結晶の生成を防ぐために電流をより均一に分配する多孔質アノードを作成できるようにした。

したがって、テスト用バッテリーは、充電容量が半分に減少するまで、100 サイクルと 150 サイクル持続することができました。これらの結果は心強いものではありますが、まだ良いとは言えません。研究者らは、実験室のプロトタイプで電解質の数を増やすことによって、他の肯定的な結果も得ました。

現時点では、アメリカ軍は2019年の使用を期待している。しかし、この日付は科学の進歩と補助金に左右される。この計画はトランプ政権が最近凍結すると脅したプログラムである。

これらの進歩を待ちながら、他の技術も検討されています

スマートフォンでは、メーカーもグラフェンに興味を持っています。グラフェンを電池に使用することで、研究者たちは次のことに成功しました。バッテリー内の温度がさらに上昇します(事故を避ける）、とりわけ、充電を高速化することができます。ビルダーのようなファーウェイはこの技術を将来の端末に統合する予定。その間に、最初の外部バッテリーが 2017 年に発売される可能性があります。5 分でフル充電 (5000 mAh) が可能です。。

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