韓国の研究チームは、リチウム金属電池の安全性と耐久性を高め、実用化に近づける新たな方法を開発しました。この研究は、電気自動車と大規模エネルギー貯蔵の未来に希望をもたらします。
韓国化学技術研究院（KRICT）のジョンドン・ソク博士が率いる研究チームは、特殊な「転写印刷」技術を発明した。
この技術により、有毒な化学溶剤を使用したり、敏感なリチウム層を損傷したりすることなく、リチウム表面に保護層を作成することができます。これは、長年にわたりリチウム金属電池技術の開発を遅らせてきた大きな課題です。
リチウム金属電池：新たなエネルギー革命？
従来のグラファイトカソードを使用するリチウムイオン電池とは異なり、リチウム金属電池はエネルギー密度が 10 倍の純粋なリチウムを使用するため、大幅に小型軽量な電池により多くのエネルギーを蓄えることができます。
これは、全固体電池やリチウム硫黄電池といった先進電池の中核技術です。しかし、金属リチウムには致命的な欠陥があります。充放電中に、リチウム表面にデンドライトと呼ばれる微細な針状の繊維が成長する可能性があるのです。
大きくなると、ショート、発火、あるいはバッテリーの完全な故障を引き起こす可能性があります。韓国の画期的なアプローチは、間接的な方法を採用した点です。
研究チームが開発したリチウム金属電池の試作品。写真：KRICT – Jungdon Suk
従来、デンドライトを防ぐために、液体溶媒を使用してリチウムに直接保護コーティングを塗布していましたが、これによりリチウム表面が簡単に汚染され損傷する可能性があり、大量生産が極めて困難でした。
KRICTチームはこのプロセスを根本から見直しました。保護層を別の表面に予め形成し、それを圧力をかけてリチウムに優しく「貼り付ける」のです。まるでステッカーを貼るように。
この方法はロールツーロール転写印刷と呼ばれ、クリーンで拡張性に優れ、リチウムを損傷しません。研究チームは2種類の保護層を設計しました。1つは酸化アルミニウムと金の合金で、もう1つはセラミックと柔軟なポリマーのハイブリッド素材です。
どちらも厚さはわずか5マイクロメートルほどだが、広い面積を覆うことができるため、デンドライトの成長を防ぎ、リチウムイオンが電極と電解質の間でより効率的に移動するのを助ける。
テストでは、保護されたバッテリーは 100 回の充電サイクル後も容量の 81% 以上 (保護されていないリチウムの 2 倍) を維持し、急速充電中も安定した状態を維持しました。
リチウムイオン電池は非常に普及していますが、爆発の危険性が現在最も懸念される問題です。写真：Gen AI
研究チームは、単4電池の半分の大きさに相当する245×50mmの電池プロトタイプの作成に成功しました。これは、この電池が工業規模の生産に適していることを証明しています。
科学者たちは、この方法が、特に電気自動車や大規模エネルギー貯蔵システム向けのリチウム金属電池の商業化を加速させる可能性があり、また固体電池やリチウム硫黄電池などの新しい電池技術にも応用できる可能性があると考えています。
「これは、高エネルギーリチウム金属電池を実現するための最も実用的なソリューションの1つです」とKRICT会長のイ・ヨンクク博士は述べ、この技術が世界の電池サプライチェーンにおける韓国の地位を高める可能性を強調した。
出典: https://khoahocdoisong.vn/pin-lithium-kim-loai-xoa-noi-lo-chay-no-post2149042593.html
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