科学者がゲームをデザインする

Jul 03, 2023

画像クレジット: カリフォルニア大学サンディエゴ校エネルギー貯蔵および変換研究所 / Diyi Cheng

E&T編集部より

2023 年 8 月 4 日金曜日に公開

カリフォルニア大学サンディエゴ校とシカゴ大学のチームは、外部圧力ゼロで動作するリチウム電池の作成に使用できる新材料を開発した。

研究チームは、固体電解質である酸窒化リチウムリン (LiPON) のスタンドアロン薄膜バージョンを作成することに成功しました。

自立バージョンの LiPON (FS-LiPON) フィルムは、いくつかの電池機能テストを受け、外部圧力ゼロ下で均一な密度のリチウム金属電気化学堆積を促進できることが示されました。

リチウム金属電池は、そのエネルギー密度の高さから長年注目されてきました。 しかし、安全性への懸念と、リチウムが樹枝状結晶を形成する傾向があるため、実用化は限られています。樹枝状結晶は短絡を引き起こし、電池の寿命を縮める可能性があります。

LiPON は、最小限の外圧で機能し、樹枝状結晶形成のリスクを軽減し、性能を向上させる新しいタイプのリチウム金属電池の開発を可能にする可能性があるため、「革新的な可能性がある」と言われています。

LiPON は、1992 年にオークリッジ国立研究所の科学者グループによって最初に開発されました。これまで、LiPON は製造と研究が非常に困難であったため、電池製造を目的として広くテストされていませんでした。

しかし、研究者らは、ポリエチレンオキシド（PEO）と呼ばれるポリマーでできた薄くて柔軟な膜を使用して、電解質への新しいアプローチを開発することができました。

PEO 膜は、樹枝状結晶の形成を阻止しながら、リチウムイオンの通過を許可します。 高温にも耐えられるため、高性能バッテリーに適しています。 リチウム金属電池は現在のリチウムイオン電池よりも多くのエネルギーを蓄える可能性があるものの、より高い動作温度を必要とするため、これは重要です。

LiPON ベースの薄膜電池は、ウェアラブルやその他の小型電子機器など、さまざまな分野で多くの用途があります。

「全体として、この研究はリチウム金属電池の開発における重要な前進である」と研究者らは述べた。 「さらなる改良により、これらのバッテリーはエネルギー貯蔵業界に革命をもたらし、再生可能エネルギー源の普及を可能にする可能性があります。」

研究者の発見は、Nature Nanotechnology誌に論文として掲載されました。

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