より多くのエネルギーを蓄えることができる高エネルギーマグネシウム電池を開発



naturalnews.comより

マグネシウムを使用したエネルギー貯蔵技術は、リチウムイオン電池に匹敵する性能を備えていましたが、近年の技術革新により、その性能はさらに向上しました。この新しい電池は、有機電極と塩化物フリーの電解液を使用することで、蓄電容量と放電エネルギーの大幅な増加を実現しました。

今回開発された高エネルギーマグネシウム電池は、あらゆる用途に使用することができます。この新設計の高エネルギーマグネシウム電池は、電気自動車や飛行機、船などに搭載され、エンジンや電気系統に電力を供給することができます。また、再生可能エネルギーで作られた余剰電力を蓄え、電力網に供給することもできます。

このマグネシウム電池は、有機ベースの導電体と少ない電解質の組み合わせで設計された、世界初のマグネシウム電池です。ヒューストン大学の研究者たちは、電荷を蓄えて輸送するために、一般的に使用されている塩化物を使わないことにしました。

UHのヤン・ヤオ准教授は、ほとんどすべてのマグネシウム電池に塩化物が使われていると説明した。しかし彼のチームは、塩化物をベースにした化学化合物が、実際には電解質の性能を阻害することを確認した。塩化物がない状態では、残りの電解液の性能が向上し始めたのである。(関連記事 電気ウナギのエネルギーを利用した新しい生体用電池、次世代ロボットや生体インプラントへの応用が期待される)

塩化物電解質を使わず、有機電極を用いた新しいマグネシウム電池の開発

ヤオの研究チームは、電解液から塩化物の痕跡をすべて取り除いた後、電荷を運ぶ物質を有機物の陰極と金属の陽極に組み合わせた。陰極にはキノン系ポリマーを、陽極にはマグネシウムを用いた。

実験では、塩化物を含まない電解液と有機金属電極1キログラムで、3.4キロワットのエネルギーを保持することができた。この電池のピーク放電は243ワット時であった。また、2,500回の充放電を行っても効率が落ちないことがわかった。

今回の発見は、研究者たちが長年夢見てきた高エネルギーのマグネシウム電池の開発につながる可能性がある。マグネシウムは、電気エネルギーの貯蔵と放出に関して、リチウムに比べて多くの利点がありました。

マグネシウムは、リチウムに比べて資源量が豊富であること。マグネシウムはリチウムに比べて資源量が多く、また資源からの抽出も容易です。また、安全性も高い。

さらに、マグネシウムはより安全な元素である。リチウムイオン電池には、内部に穴を開けるデンドライトが発生し、爆発や発火の原因となることがよくあります。しかし、マグネシウム電池はこのような挙動を示しません。

マグネシウム電池正極の硫化モリブデンを有機化合物に切り替える

マグネシウムを使った電池は、リチウムイオン電池と同等のエネルギーを蓄えたり、放電したりできないのが難点でした。八尾はその原因を、前世代の正極と電解液の材料に求めた。

正極は、電池に電流を流すための入り口となります。電解液は、正極と負極の間をつなぐ役割を果たす。

マグネシウム電池の正極には、約20年前から硫化モリブデンが使われている。マグネシウム電池の正極には硫化モリブデンが使用されているが、リチウム電池に比べて出力やエネルギー貯蔵量が劣る。

幸いなことに、新しい研究では、ある有機材料が常温で大量のエネルギーを貯蔵できる可能性が指摘されている。UHの研究者たちは、硫化モリブデンよりも優れた性能を発揮する理由を調べた。

その結果、有機ポリマーは、従来のマグネシウム電池の正極よりも高い電圧を得ることができました。ヤオ教授らは、今後、この材料の比容量と電圧を高めて、リチウムイオン電池に対抗できるようにしたいと考えている。

UHの研究者たちは論文の中で、「有機カルボニルポリマー正極とMg貯蔵可能な電解質を最適に組み合わせることで、Mg電池ではほとんど見られない高い比エネルギー、出力、サイクル安定性を実証することができました」と結論づけている。

https://www.naturalnews.com/2019-03-27-researchers-develop-high-energy-magnesium-batteries-that-can-store-more-energy.html
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