より安全で強力なバッテリーを開発する秘密はあなたのクローゼットにあるかもしれません

リチウム電池は、エネルギー密度が高く、軽量で、二酸化炭素排出量が少ないため、広く使用されています。これらの利点により、スマートフォン、小型家電、さらには宇宙探査技術にも最適です。

リチウム電池には主に 2 つの種類があります。リチウムイオン電池は最も一般的な電池の 1 つであり、ラップトップやスマートフォンなどの日常的なデバイスに電力を供給します。しかし、リチウム金属電池はエネルギー密度が高く、ロボット工学、輸送、その他の先端産業での使用が期待されています。リチウム金属電池には大きな期待が寄せられていますが、安全性と寿命の点では依然として課題に直面しています。リチウム金属電池の製造は腐食性の危険な材料に依存しており、その動作は多数の寄生反応、つまり性能を低下させ安全性を損なう望ましくない副反応によって妨げられます。

添加剤はバッテリー界面の安定化に役立ち、それによって性能が向上します。カルタヘナ工科大学の研究者らによる研究では、衣類に使用されているのと同じポリマーであるナイロンがマイルドなリチウム溶液に溶解し、リチウム金属電池の添加剤として使用できることが判明した。その結果、より効率的で寿命が長く、寄生反応が少ないリチウム金属バッテリーが誕生しました。

そこで、主要な分子結合を含め、ナイロンとリチウムがどのように相互作用するかの化学を研究することで、この市販の生地がこれまで考えられていたよりもはるかに穏やかな溶媒に溶解し、優れた電池性能が得られることが研究で示されました。

「ポリマーは、一般的なバッテリー電解液に溶解するのが常に困難でした。私たちはポリマーの化学的特性について徹底的な研究を実施し、溶解構造と相互作用を修正しました」と、この研究を執筆したキング・アブドラ科学大学（KAUST）の博士研究員、Zhao Zhimingは説明する。

「私の研究チームは、サウジの脱炭素プロセスを加速するために、より高いエネルギー密度と安全性を備えた電池などの再生可能エネルギーと貯蔵ソリューションの構築に取り組んでいます。この発見は、添加剤をより安価かつ安全にする可能性があり、基礎科学研究の利点を実証しています」と、両方の研究を主導したKAUST教授でKAUST再生可能エネルギー・貯蔵技術センター・オブ・エクセレンス（CREST）会長のフサム・アルシャリーフ氏は述べた。

/ScitechDaily から編集