研究者たちは新しいものを開発しました テクノロジー これにより、リチウム電池をより持続可能な代替電池に置き換えることが可能になる可能性があります。
インペリアルカレッジロンドンのチームは、リチウムイオン電池からナトリウムイオン電池への移行を可能にする技術を開発しました。 製紙産業の廃棄副産物であるリグニンから炭素を調製することにより、研究者はナトリウムイオン電池のエネルギー密度、持続可能性、安全性を改善しました。
リチウムイオン電池の交換
リチウムイオン電池は多くの電気機器で一般的に使用されていますが、世界のリチウム資源は急速に減少しており、採掘作業は大きな二酸化炭素排出量を生み出しています。 ナトリウムイオン電池は、最適化された場合、電気自動車で使用できる持続可能な代替手段を提供する可能性があります。 ただし、現在のモデルはまだリチウムのエネルギー容量と一致しておらず、いくつかの安全上のリスクがあります。
電池のエネルギー容量を改善するための鍵は、エネルギー貯蔵機能を提供するアノードの材料と設計にあります。 それらの超高理論容量にもかかわらず、金属ナトリウムアノードで作られた電池の可能性を解き放ち、この材料の非常に反応性の性質によってもたらされるリスクに対処するために、さらなる研究が必要でした。
化学工学科のTitiriciGroupはこの課題に取り組み、ナトリウム電池のバルク金属をナトリウムが堆積したリグニン由来のカーボンマットに置き換えることで解決策を開発しました。
バッテリー部門でリグニンを利用する新しい機会と、高性能で安全で持続可能なバッテリーを作成することで電気自動車部門に革命をもたらす可能性のある新しいナトリウムベースの技術を開発する可能性を見るのは刺激的です。
紡績ウェブ
この研究では、リグニンマットは「エレクトロスピニング」として知られるプロセスを使用して製造されました。このプロセスでは、クモが自然界でウェブを回転させるのと同様の方法でリグニン繊維が回転します。 次に、繊維を炭化して、材料構造に多数の欠陥を生じさせた。 これらの欠陥は、エネルギー貯蔵の原因となる元素である金属ナトリウムの均一で安定した堆積をサポートし、エネルギー容量の増加をもたらします。
金属ナトリウムと特別に調整されたリグニンベースの炭素を組み合わせることにより、エネルギー容量の利点が維持および利用され、バッテリーの短絡を引き起こすデンドライトの蓄積に関連する安全上のリスクが軽減されます。
また、このプロセスでは、リグニンを炭化するために必要な熱が他の方法よりも少なくてすむため、製造プロセスの二酸化炭素排出量がさらに削減されます。
次のステップ
ナトリウムイオン電池は、エネルギー分野で大きな期待を寄せていますが、エネルギー容量が限られているため、これまでのところ、普及が制限されています。 この新しいテクノロジーは、彼らが置き換えることを可能にする可能性があります リチウムイオン 現在可能であるよりもはるかに広い規模のバッテリーであり、電気自動車と同じくらい大きな製品に使用されます。
チームは今後もテクノロジーを微調整し、さまざまな種類の細胞を実験し、さらに実験を行います。
ELEタイムズ
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