カナダのマギル大学の研究者は最近、新しい分解可能なバッテリーを実証しました。中学校の理科の実験でよく使われる「レモン電池」をイメージしたデザインで、電解液の導電率を高めるために酸性物質を使用している。研究チームは、ゼラチンを電解質キャリアとして使用し、レモンに含まれるクエン酸などの有機酸と組み合わせて、良好な導電特性を維持しながら電池をより環境に優しいものにしました。

このバッテリーは電解質としてゼラチンを、電極材料としてマグネシウムとモリブデンを使用しています。これらはどちらも土壌環境に比較的優しく、時間が経っても安全に分解されます。研究者らは、マグネシウム電極を単独で使用すると、電解液と電極の反応を妨げる表面層が形成されやすいと指摘した。クエン酸や乳酸などの有機酸を添加すると、この「不動態化層」が破壊され、バッテリーの電圧と耐用年数が大幅に増加します。

材料システムが決定された後、チームはさらに日本の「切り紙」芸術を利用して、バッテリーを特定のパターンで切断し、伸ばしたときに同様の三次元構造を形成するようにしました。この構造により、電圧安定性を維持しながらバッテリーを長さ方向に元の長さの約 180% まで伸ばすことができるため、ウェアラブル デバイスや体内埋め込み型デバイスの柔軟性とフィット要件に適応できます。

研究者らは実用化の可能性を検証するため、この約1×1cmの小型電池で駆動する指に装着する簡易的な圧力センサーを製作した。テストの結果、この電池はセンサーを安定して駆動でき、その出力電力は標準的な単三電池よりわずかに低いだけであり、マイクロウェアラブルエレクトロニクスにおけるその電力供給能力が実用的な価値があることを示しています。

環境への配慮という点では、電池を使い果たした後にリン酸緩衝液に浸漬すると、電解液とマグネシウム電極は基本的に 2 か月以内に完全に劣化しますが、モリブデン電極は劣化が遅いものの、時間の経過とともに分解する可能性があることが実験により示されています。研究チームは、この成果は、ゼラチンや有機酸などの材料を使用して、より環境に優しいフレキシブル電池を構築できることを証明したものであり、将来のウェアラブルデバイス、医療用インプラント、モノのインターネット端末で電子廃棄物や重金属汚染を削減できると期待されていると考えている。