携帯電話のリチウムイオン電池は、一見するとエネルギーを生成するプラスチックの塊のように見えますが、分解してよく見てみると、中に液体が入っていることがわかります。それは、ほとんどのリチウムイオン電池が複数の部分、つまり液体またはゲルの電解質が注入されたポリマー膜で分離された 2 つの固体電極で構成されているためです。
現在、MIT の研究者らは、前進するための最初の一歩で発表された新しい研究によると、全固体リチウムイオン電池の開発において先端エネルギー材料。オタク以外の言葉で言えば、それは基本的に、より多くのエネルギーを蓄えることができるバッテリーを意味し、電源コンセントに行く回数が減ることを意味します。
チームの報告書は大学院生のフランク・マクグローガン氏とトゥシャール・スワミー氏の共著である。彼らは、いつか液体に代わるより安定した固体の電解質となる可能性がある硫化リチウムの機構を研究しました。
液体電解質を固体に切り替えることは大きな動きになる可能性があります。全固体電池は、現在のリチウムイオン電池よりも電池パックレベルで「ポンド単位」でより多くのエネルギーを蓄えることができるだろう。また、液体電解質層を通って成長することがある金属突起である樹状突起が発生する可能性が低いため、不安定性もはるかに低くなります。
研究チームは、リチウムイオン電池におけるこの材料の役割に不可欠な硫化物の破壊靱性をテストすることにした。脆すぎて継続的な電源サイクルによるストレスに耐えられない場合は、亀裂が生じて同じ樹状突起が形成されるスペースが開く可能性があります。
マッシュ可能な光の速度
MIT チームは、硫化物ベースの材料を調査して、その機械的特性をさらに詳しく調べました。 クレジット: MIT
しかし、この研究は 1 つの大きなハードルに直面しました。それは、硫化物が室内条件に非常に敏感であるため、屋外では実験できないということです。材料をテストするために、チームは硫化物を鉱物油の槽に入れて、機械的特性を測定する前に反応を防止しました。これは、硫化リチウムの破壊特性をテストする最初の実験でした。
試験後、研究者らは、この材料は高応力条件下では「脆いガラスのように」実際に亀裂が生じると結論付けた。
とはいえ、得られた知識により、チームは「材料が破損する前にどの程度の応力に耐えられるかを計算」することで、新しいバッテリーシステムを構築できる可能性がある。によると研究に貢献したMIT准教授のKrystyn Van Vliet氏。
共著者のフランク・マクグローガン氏もこれに同意する。この硫化物の正確な形状は、現在使用されているリチウムイオン電池の形状となる固体材料ではありません。しかし、チームはその特性を研究し、その知識に基づいて新しいバッテリーシステムを設計できるため、いつかはまだ使用できる可能性があります。
「その知識に基づいて設計する必要があります」と彼は言いました。