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zoom RSS 充電池の長寿命化。従来のリチウムイオン電池の15倍にするには窒素を使うの? それとも水素?

<<   作成日時 : 2017/09/15 11:58   >>

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★科学★問題:最近の科学雑誌Newtonに、耳よりな話が記されていました。「リチウムイオン電池の約15倍長持ちする電池を開発」という題名です*1。
■電気自動車は、満杯に充電された状態での総走行距離は百数十kmだそうです*1。もうちょっと長いというCMも見かけますけど。いずれにせよ、東京から大阪まで、充電なしで走るのは難しいらしい。電池は充電するたびに、年月を経るたびに劣化していくそうです。徐々に走行距離は短くなっていくらしい。
■現在はリチウムイオン電池が主流だそうです。残念ながら、この方式ですと、電気を蓄える効率は限界に近づいているらしい。これ以上の改良、大容量化はあまり期待できないそうです。
■雑誌Newtonによれば、物質・材料研究機構の久保佳実(よしみ)博士らは、リチウムイオン電池の代替電池として、「リチウム○○電池」を研究しているそうです。今回、面積あたりの蓄電量が、従来のリチウムイオン電池の15倍にも及ぶ結果を得て、成果が科学誌「Scientific Reports」で報告されたとのこと。従来の15倍です。100kmしか走れなかった電気自動車も1500kmも走れることになります。東京から札幌、あるいは博多までドライブしても、途中での充電は必要無いのでしょうね。
■では、リチウムイオン電池に取って代わるかもしれないリチウム○○電池の○○の部分に入る物質は次のうちどれでしょうか?
[い]酸素
[ろ]窒素
[は]水素
[に]ヘリウム
[ほ]空気
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[ほ]空気
説明:なんだか拍子抜けするような材料ですが、長寿命の電池の名前は「リチウム空気電池」と呼ばれるそうです。
■リチウムイオン電池では、負極に炭素材料を使うのが主流とのこと*3。リチウム空気電池では、カーボンナノチューブ(略称CNT)を使うのが新しいらしい。そこに空気が入り込むのかな。
■細かい理屈は我ら素人には難しいようですが、炭素の微細管の作用で、15倍の蓄電量を保てるようです。
■ただし、記事には「実用化にはいくつもの壁がある」と記されています。たとえば、リチウム空気電池は、 放電時の電圧が約2.7V であるのに対して、充電時に必要な電圧は4 〜4.5 V と高いそうです。この電圧差は、充電時に電池内部の溶液が分解されてしまうために生じるとのこと。久保博士は「溶液の分解は、電池の劣化にもつながるので、 この問題の解消が最大の課題です」と語っているらしい。
■そういえば2年ほど前にも「耳寄りな話」を聞きました。北京材料科学研究所のホ一博士らが開発した電池は、これまでの5倍以上のリチウムイオンを蓄えることができる…というお話でした。不思議な方式です。「リチウムイオン電池に絹の膜をはさむと、飛躍的に長もちするようになった」ということらしい。電池の容量は5倍以上になるし、1万回の充放電を繰り返しても電池容量の低下は9%だった…という優れものです*2。
■残念ながら、こちらも実現はしていない様子です。もし妥当な価格で実現していたら、電気自動車の優位性は確定し、ガソリン車の生産中止は早まるかもしれません。電動アシスト自転車ですら、東京から大阪ぐらいまでは充電不要になるかもしれません。絹だろうが空気だろうが、方式は問いませんので、素町人が生きている間に実現してくれることを期待します。
◆参考*1:雑誌「リチウムイオン電池の約15 倍長持ちする電池を開発」Newton (ニュートン) 2017年7月号13頁、ニュートンプレス
◇*2雑誌「絹の膜で電池を改良」Newton (ニュートン) 2015年6月号5頁、ニュートンプレス
◇*3HP「リチウムイオン二次電池 - Wikipedia」
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%81%E3%82%A6%E3%83%A0%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3%E4%BA%8C%E6%AC%A1%E9%9B%BB%E6%B1%A0

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