中国の研究者らは、リチウム硫黄電池の性能を大幅に向上させる新たな方法を開発した。この画期的な成果により、無人航空機（UAV）が1回の充電でより遠くまで飛行できるようになる可能性がある。
科学誌「ネイチャー」に掲載された最近の研究は、低高度航空をはじめとする多くの用途向けに、より耐久性と性能に優れたバッテリーを開発するための新たな道を開くものである。
現在、ほとんどの従来型無人航空機（UAV）はリチウムイオン電池を使用していますが、そのエネルギー密度は限界に近づいています。これらの電池のエネルギー密度（単位重量あたりに蓄えられる電気エネルギー量）は通常300ワット時/kgを下回るため、飛行時間を制限する「航続距離の問題」が生じています。
リチウム硫黄電池は、理論的に高いエネルギー密度に加え、硫黄の豊富さと低コストという利点から、有望な代替電池と考えられている。
しかし実際には、このタイプの電池は大きな障害に直面する。なぜなら、充電および放電中に硫黄は複雑な化学反応を経て、多くの溶解中間体を生成するからである。
これらの反応中間体は外側へ拡散する傾向があり、反応速度を低下させ、エネルギーを浪費する。
清華大学国際大学院深圳校（清華SIGS）が率いる研究チームは、電気化学的硫化プロセスに「中間前駆体」を組み込むことで、新たな解決策を提案した。
同大学の研究者、チュ・クアン・マン氏は次のように説明した。「これは、必要になるまでバッテリー内部で『休眠状態』にある特殊な添加剤だと考えてください。硫黄反応が始まると、この添加剤は反応現場で『目覚め』、機能し始めます。」
彼によると、この分子は活性化されると、溶解した中間体に結合し、それらが拡散するのを防ぐという。また、電気反応のための「高速経路」を構築するのにも役立ち、プロセス全体をよりスムーズかつ効率的にする。
研究チームは、反応ネットワークを分子レベルで再設計した。新たに開発された分子は、従来の設計と比較してバッテリーの内部抵抗を75%低減する。
試験において、この新型バッテリーは800回の充放電サイクルを通して安定した性能を発揮し、容量の約82%を維持した。
さらに注目すべきは、研究チームがポケットサイズのバッテリーの実用的なプロトタイプを開発したことだ。そのエネルギー密度は549ワット時/kgで、現在UAV（無人航空機）に使用されている多くの標準バッテリーのほぼ2倍に相当する。これはUAVにとって大きな意味を持つ。エネルギー密度が高いということは、飛行時間の延長、積載量の増大、そして運用範囲の拡大を意味するからだ。
研究チームは、この分子設計戦略は、フロー電池、リチウム金属電池、さらには電池の直接リサイクルプロセスなど、他の分野にも応用できると考えている。
出典：https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp
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