私たちは身の回りのテクノロジーの多くを当然のことと思っています。 たとえば、一日中充電しなくても動作する電話用のマイクロコンピュータ。 しかし、私は充電せずに電話を3〜4日間動作させたい. または、1000 km 走行でき、数分で充電でき、ガソリン エンジンを搭載した自動車よりも安価な電気自動車。 ここ数年、全固体電池が話題になっていますが、現在はどうなっていますか？ そして、あとどれくらい待たなければなりませんか 全固体電池 私たちのデバイスの中に行き着く？
最も最近の例は、冬季オリンピック中に全固体電池自動車を発表したトヨタです。 今日私たちが使用しているリチウムイオン電池は、どれだけ素晴らしいものでも、全固体電池が解決しようとしている特定の欠点があります。
どちらのタイプもリチウムを使用して電気を生成し、一般的な構造は非常に似ています。 簡単に言えば、アノード（負極）、カソード（正極）、電解質があります。
それらの主な違いは、電解質の状態にあります。これは、充電中にカソードからアノードに、放電中にその逆にイオンを移動させるのに役立ちます。 言い換えれば、電解液はバッテリーのマイナス側とプラス側の間の電流の流れを調整します。 リチウムイオン電池は液体電解質を使用しますが、全固体電池はその名前が示すように固体電解質の薄い層を使用します。
固体電解質には多くの重要な利点があります。
左がリチウムイオン電池の構造、右が全固体電池の構造です。
3. 軽量化と小型化: リチウム イオン電池は内部の液体によって重くなりますが、全固体電池は構造がコンパクトであるため、単位面積あたりのエネルギー密度が高くなり、必要な電池が少なくなります。
理論的には、はい、または少なくともそれが向かっているところです。 実際、フォルクスワーゲン、トヨタ、フォード、BMW など、多くの自動車メーカーがすでにこの技術に投資しています。 しかし、実際には、全固体電池のセルは実験室で つずつ生産され、大量生産に持ち込むために - 費用がかかり、まだ十分に開発されていないタスク。
安定で、化学的に不活性であり、電極間のイオンの良好な伝導体である固体電解質を開発することは困難です。 さらに、電解質は製造コストが高すぎ、使用中に膨張および圧縮されると脆くなるため、割れやすくなります。 しかし、おそらくリチウムイオン電池が徐々に手頃な価格になるにつれて、それが起こるでしょう.
近年、この問題を解決することを目的とした多くの興味深い研究が行われています。 MIT の研究者は、いわゆる混合イオン電子伝導体 (MIEC) と、電子およびリチウムイオン絶縁体 (ELI) を開発しました。 これは、ナノスケールの MIEC チューブを使用した 次元セルラー アーキテクチャです。 チューブは、アノードを形成するリチウムで満たされています。 この発見の重要な部分は、セル構造により、充電および放電中にリチウムが膨張および収縮するためのスペースが確保されることです。 このバッテリーの「呼吸」がクラックを防ぎます。 ELI チューブのコーティングは、固体電解質から ELI チューブを保護するバリアとして機能します。 これは全固体電池の構造であり、液体やゲルを追加する必要がなく、デンドライトを避けることができます。
という会社 イオン貯蔵システム 厚さ約10マイクロメートルの極薄セラミック電解質を開発しました。これは、液体電解質を使用する最新のプラスチックセパレータとほぼ同じ厚さです。 セラミック電解質の各面は、抵抗を減らすのに役立つ酸化アルミニウムの超薄層でコーティングされています。 プロトタイプのバッテリーのエネルギー容量は約 300 Wh/kg で、5 ～ 10 分で充電できます。 比較のために、最新の NCA バッテリーは約 250 Wh/kg のエネルギー容量に達します。
展示会で CES 今年、Mecedes は、完全にリサイクル可能なバッテリーを備えた、環境に優しい素材で作られた AVTR コンセプトカーを展示しました。 インタビューで、メルセデスのシニア バッテリー リサーチ マネージャーであるアンドレアス ヒンテナッハは、バッテリー技術は現在実験室でテストされており、10 ～ 15 年で準備が整うと述べています。 CATL (テスラの中国のバッテリー パートナー) も全固体電池のサンプルを開発しましたが、2030 年まで市場に出回らないと報告しています。
全固体電池の連続生産が期待される 修正されます 2025年からですが、最初は自動車業界ではありません。
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