全固体リチウム電池とは何ですか?

携帯電話、コンピューター、コンピューターの中に液体が入っています。 電気自動車 (EV)。 それは、ほぼすべての充電式電子機器が リチウムイオン電池、液体電解質に依存します。

しかし、それは変わろうとしています。

「全固体リチウム電池は30年以上前に開発されましたが、商業利用は始まったばかりです。 新素材のおかげで商業的に実現可能になりました」と製品担当副社長のヴィンス・カイト氏は語ります。 での開発 吉野パワー. 「自動車メーカーが次世代EV向けにソリッドステートを開発しているため、ソリッドステートは特に注目を集めています。」

全固体リチウム電池とは何ですか?

簡単に言えば、全固体リチウム電池は液体電解質の代わりに固体電解質を使用します。

「すべての電池には、アノード、カソード、電解質という 3 つの主要なコンポーネントがあります」と、アリゾナ州立大学で新技術を研究している学生ガブリエル・アダムスは言います。 ロルストン研究所.

「家庭用電化製品から電子機器に至るまであらゆるものに使用され、広く普及している非固体リチウム電池では、 飛行機の場合、電解質はアノードとアノードの間のリチウムイオンの移動を促進する液体です。 陰極。 全固体リチウム電池では、電解質は固体材料です。」

全固体リチウム電池技術にはいくつかの種類があります。 リチウムイオンの伝導にポリマーを利用するものもあれば、硫化物や酸化物（セラミック）を使用するものもあります。

全固体リチウム電池の利点

電解液が漏れないため、安全性が向上することが大きな利点の 1 つです。

「液体電解質は引火性があるため、 バッテリー火災 ニュースでも取り上げられています」とエリック D は言います。 ワックスマン博士、ディレクター メリーランド州エネルギーイノベーション研究所.

「私たちはそれを回避することはできますし、長い間そうしてきましたが、安全性と安全性の間には特定の根本的なトレードオフがあります。 液体電解質とセラミック固体電解質のパフォーマンスは、固体が優れているため、そのトレードオフを回避します。 不燃性です。」

もう 1 つの利点: エネルギー密度が高いため、バッテリーがよりコンパクトで軽量になります。 EVでは、これは「聖杯」ともてはやされています。なぜなら、これにより、1回の充電でより遠くまで走行できるようになり、 充電する もっと早く。

アダムズ氏によれば、技術者向けにその理由は次のとおりです。「固体は液体よりも密度が高く、全固体電池ではアノードとカソードの間にセパレータが必要ありません。 また、固体は原子レベルでより緊密に結合しているため、熱安定性も優れており、そのため全固体電池はより高い温度に耐えることができます。」

全固体リチウム電池のデメリット

最大の欠点は、先進的な材料、技術、製造の複雑さによるコストです。 しかし、これらのバッテリーがより一般的になるにつれて、コストは下がる可能性があります。

全固体電池はどこで使用されていますか?

現在、これらは消費者に広く提供されていませんが、状況は変わり始めています。 ヨシノパワーは、最初の固体リチウム製品のいくつかをリリースしたばかりです。 ポータブル発電所 さまざまなサイズの ホームバックアップ、電動工具の実行 そして キャンプ. 今後数年間で、この技術はEV市場を席巻し始めると予想されている。

「全固体電池は未来への道です」とアダムス氏は言います。 「新しい電気自動車メーカーは開発に多額の投資を行っており、次のような企業が トヨタは、新型電気自動車は早ければ全固体電池技術を採用すると主張した。 2027.”

他のほぼすべての自動車メーカーもこのテクノロジーに積極的に取り組んでいます。

「気候変動への懸念への対応に影響を与えるため、エネルギー省は資金調達の面で電気自動車に重点を置いています」とワックスマン氏は言う。 「しかし、それは家庭用電化製品に応用されるでしょう。 それをグリッドストレージにします。 これらのバッテリーの用途は無限にあります。」

しかし、予算に余裕があり、EV の購入を検討している場合は、テクノロジーの登場を待つ必要はありません。 「今すぐ取りに行きましょう」とワックスマンは言います。 「初期のものはより高価になるでしょうし、製造規模が大きくなり、1個あたりの価格が下がるまでにはしばらく時間がかかるでしょう。」

フリーライターでありインディーズ映画プロデューサーでもある Karuna Eberl は、DIY のアウトドアと自然の側面をカバーし、野生動物、緑豊かな生活、旅行、ガーデニングを探求しています。 彼女はまた、建設現場で働くダイナミックな女性について、FH の イレブン パーセント コラムを執筆しています。 彼女のその他のクレジットには、Readers Digest、National Parks、National Geographic Channel、Atlas Obscura の 3 月の表紙が含まれます。 カルナさんと夫も、コロラド州の田舎にあるゴーストタウンに近い廃屋の改修工事の最終段階に入っている。 仕事以外のときは、ハイキングをしたり、裏道を旅したり、自作のバンでキャンプをしたりしている姿が見られます。