電気自動車のバッテリー原料:世界の救い主のための希望のほのかな光

ジョグジャカルタ - 電気自動車のバッテリーにはさまざまな材料が使用されています。リチウムイオン電池は、ほとんどのハイブリッド車やプラグイン電気自動車で使用されています。ニッケル水素はハイブリッド車に共通しています。また、リチウムポリマーやリン酸鉄リチウムなど、電気自動車のバッテリーの原材料として新しい材料が導入されており、一般的に使用されているものに挑戦することがさらに視野に入っています。

各電池材料には、独自の長所と短所があります。ニッケル水素電池は、他の電池よりも適度なコストを有するが電力密度が低いのに対し、リン酸鉄リチウム電池はリチウムイオン化学を使用するが、リン酸鉄カソードを使用するので、他のタイプのリチウムイオン電池 と比較して、火災の危険性がなく、エネルギー密度が低い優れた熱および化学的安定性を提供する。

リチウムポリマーは任意の方法で形成することができるが、それらはより高価であり、標準的なリチウムイオンよりも低いエネルギー密度を有すると考えられている。

リチウム硫黄

パイプラインの内部には、充電式硫黄カソードを備えたリチウム硫黄電池もあり、理論的には、同じ重量の現在のリチウムイオン電池の3倍以上の低コストで電気自動車に電力を供給します。この理論は、ウォータールー大学の化学教授リンダ・ナザール博士が率いる研究者によってテストされています。2009年、彼のグループはナノ材料を用いたリチウム硫黄電池の実現可能性を実証した。それ以来、このグループは、硫黄が豊富で軽くて安価であるにもかかわらず、入ってくる電子からも容易に可溶性であることを考えると、硫黄の安定化に焦点を当ててきました。

実験は、超薄型二酸化マンガン(MnO2)ナノシートの酸素化された表面が、ポリチオ硫酸塩と呼ばれる表面結合中間体を含むプロセスで硫化物を化学的にリサイクルし、電池内で迅速に溶解する代わりに電池を充電することを示している。2000サイクル以上を通して。

この反応は、1845年頃にドイツで行われた初期の硫黄化学実験で見られたものと同様のものとして分類されている。

リチウムイオン

リチウムイオンは、テスラモーターズの電気自動車に最適な材料です。パナソニックと協力して、彼らはバッテリーのコストを半減させ、その記憶容量を60%増加させました。デュポンはまた、他の同様の電気自動車用バッテリーよりも15%〜30%強力であると主張されている電気自動車用のEnergainブランドのリチウムイオン電池を販売しています。

リチウムイオン電池において、負極は炭素の形態である黒鉛からなり、正極はコバルト酸リチウムなどの金属酸化物からなり、電解質は有機溶媒に溶解したリチウム塩からなる。電極間のリチウムイオンの動きは、電池エネルギーを生成する。リチウムイオン電池は軽量であることが知られていますが、経年劣化とともに損傷を受けやすいです。

英国のNexeon社は、他の電池と比較して単位質量あたりのエネルギー密度が高く、容量が最大40%増加し、寿命が延びるという利点を持つカーボンアノードとは対照的に、シリコンを使用したリチウムイオン電池を製造しています。同社はまた、他の材料と比較して生産コストが低く、ハイブリッド車に適した軽量設計の可能性を主張している。

リチウム酸素

また、ケンブリッジ大学の研究者によって開発されたリチウム酸素電池は、2,000サイクル以上を再充電することができます。研究リーダーのClare Grey教授は、プロトタイプの応用版はあと10年になる可能性があると考えている。それらのバージョンは、グラフェン(1原子の厚さの炭素原子のシートからなる)からなる炭素電極と、電池内で作用する化学反応を変化させる添加剤で構成され、より安定して効率的である。特に、過酸化リチウムの代わりに水酸化リチウムを使用し、メディエーターとして水とヨウ化リチウムを添加することで、電池の化学反応が少なくなり、より安定しています。

研究者らは、充電と放電の間の「電圧ギャップ」を、効率の低いリチウム空気電池の以前のバージョンと比較して0.2ボルトに減少させた。高多孔質グラフェン電極までトレーサブルな効率は、純酸素中でしかリサイクルできない実証装置の能力を大幅に増加させます。このグループは、電池の短絡を引き起こす可能性のあるリチウム金属繊維または樹状突起を形成することから電池の金属電極を保護するために働く。

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