長距離EV用次世代電池、故障を避けるために、新しいスポンジを使用

スマートフォンが5日間操作したり、電気飛行機が2倍吹き飛ばさことができるタイプのエネルギー密度でリチウム – 硫黄電池は、大きな可能性を持っているが、独自の不安定性が広く採用されているために主要な障害です。 日本の科学者たちはプロトタイプリチウム – 硫黄電池が数百サイクルを安全に耐えられるようにする新しいスポンジ材料を統合して、この問題の有望な解決策を提示しました。

現代社会の多くの電力を供給しているリチウムイオン電池と比較すると、リチウム – 硫黄電池は、より軽量で重量あたりの最大5倍より多くのエネルギーを提供するため、電気自動車に使用するために特に適しています。 エネルギー密度は、電気自動車、トラック、特に飛行機の範囲が非常に重いバッテリーパックに包装することができるエネルギーの量によって制限されるこれらの応用分野の重要な問題です。

「リチウム硫黄電池は、既に商業的に利用可能なリチウムイオン電池よりも多くのエネルギーを保存することができます。」と、新しい研究の第1著者であるHui Zhang博士は言います。 「これ数値で表すと、リチウムイオン電池で動作する電気自動車は、充電が必要になる前の平均300km（186マイル）を走行することができます。リチウム硫黄電池が提供される改良されたエネルギー貯蔵にこれを500km（310マイル）まで延長することがすることができます。 “

潜在性は明らかであるが、次世代のリチウム – 硫黄電池を研究する科学者たちは、安定性と関連した問題で取り組んしており、これにより、主要な構成要素が急速に低下して、デバイスがすぐに故障することができます。 沖縄科学技術大学院大学の材料科学者たちが実行したが、新しい研究では、バッテリーの寿命を大幅に削減します硫化の形成を目指します。

バッテリー内部でリチウムと硫黄との間の化学反応は、まず、リチウムポリ硫化を作成し、問題となるポリ硫化で急速に溶解される傾向があります。 完璧なリチウム – 硫黄電池のリチウムポリ硫化物は、可能な限り早く、リチウム硫化またはリチウムパー硫化に切り替えなければならず、チームはそれより速く進行されるように開発したものと考えています。

科学者たちは、カーボンナノチューブ、ナノサイズの多孔性スポンジを作成し、これを窒化チタンと二酸化チタンでコーティングして、いくつかの有用な特性を提供しています。 窒化チタンは、リチウムポリ硫化物の完成品への転換を加速する役割をするが、二酸化チタンは、工程で生成された不要なポリ硫化を吸収します。

この研究の第二の著者であるDr. Luis Onoは「この二つの材料を使用して、我々は、安価で簡単に適用するハイブリッドを開発しました。 “我々は、それが電池の性能を向上させる優れた能力を持っていることを発見した。”

結果電池は、ハイブリッドスポンジ素材がないバージョンに比べて改善された性能を示してくれた、充電時間が短く、コスト量が高く、充電間隔がより長く、何よりも損失することなく、200サイクルに耐えることができる能力で、より大きな全体の寿命を示しています。 効率で。

研究の主執筆者であるYabing Qi教授は「パフォーマンスを向上させるために材料を続ける最適化することです。」と言いました。 「リチウム硫黄電池について研究している優れた人々がたくさんおり、これは本当に有望で興味深い技術です。」

研究では、ジャーナルに発表された ネイチャーコミュニケーションズ。

源泉： 沖縄科学技術大学院大学