日本の科学者たちは、充放電サイクルを繰り返すことで劣化してしまった電池の本来の容量を大幅に回復させる方法を開発した。
電気自動車に使用されるリチウムイオン電池。写真： South_agency/iStock
現在、リチウムイオン電池は最も一般的な充電式電池であり、電気自動車、ノートパソコン、スマートフォンなど、日常的に使用する機器や家電製品に電力を供給しています。しかし、時間の経過とともに、リチウムイオン電池は徐々に充電能力を失い、効率と信頼性が低下します。これは、電池内部でエネルギーを蓄積・放出する電荷キャリア、つまりイオンが失われるためです。
トヨタ自動車の中央研究開発研究所の専門家チームが、これらのイオンを補充し、バッテリーの本来の容量を大幅に回復させる方法を発見したと、 Interesting Engineeringが3月10日に報じた。この新しい研究成果は、学術誌「Joule」に掲載された。
具体的には、研究チームは回復剤と呼ばれる特殊な物質をバッテリーに注入しました。この物質は化学反応を引き起こし、より多くの電子とリチウムイオンを生成します。これらはバッテリーのエネルギー貯蔵を助ける2種類の荷電粒子です。これらの粒子を添加することで、研究チームはバッテリーの劣化プロセスを逆転させ、元の容量の80%を回復させることに成功しました。回復したバッテリーは、100回の充放電サイクルにわたって性能を維持できます。
研究チームは、自動車用バッテリーを含む大小さまざまな種類のバッテリーでこの新手法を検証した。「実験室での小型バッテリーだけでなく、自動車用大型バッテリーでもその有効性が確認された」と、研究を主導した荻原信弘氏は述べている。
この新しい手法はリチウムイオン電池の寿命を延ばし、廃棄したり複雑な分解・リサイクル工程を経る代わりに、電気自動車などの機器で再利用することを可能にする。これにより、コストと資源の節約につながるだけでなく、環境保護にも貢献する。リチウムイオン電池にはコバルトやニッケルといった希少金属が含まれており、これらの金属は持続不可能な方法で採掘されることが多いためだ。
しかし、この新しい方法は、あらゆる種類の劣化バッテリーに適しているわけではありません。充放電サイクルの繰り返しによってイオンが失われたバッテリーにのみ有効であり、構造的な損傷やその他の劣化形態のあるバッテリーには効果がありません。さらに、バッテリーの状態を正確に診断し、化学薬品注入に適しているかどうかを判断するための、精度の高い診断方法が必要です。
インペリアル・カレッジ・ロンドンのバッテリー劣化専門家であるジャクリーン・エッジ氏によると、バッテリーに化学物質を注入することによる潜在的な副作用や安全性をより深く理解するためには、長期的な研究が必要だという。研究チームはこの新しい方法について特許を出願しており、複数の企業や政府機関から関心と資金提供を受けている。
トゥ・タオ（ Interesting Engineeringによると）
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