「より少ない空間に、より多くのエネルギーを蓄える競争が、今、有望な転換期を迎えました。」 この言葉は、アメリカ合衆国のイリノイ工科大学とアルゴンヌ国立研究所による新たな発見を取り巻く興奮を要約しています。
研究者たちは、現在のリチウムイオン電池を4倍以上も上回る可能性のある、充電可能なリチウム空気電池を開発しました。その秘密は、科学者たちがこれまで達成できなかった4電子化学反応にあります。この革新的な電池設計は、セラミックとポリマーマトリックス内にリチウムを含むナノ粒子からなる固体電解質を利用しています。
この画期的な技術の重要性は計り知れません。新しい電池設計は、1キログラムあたり1,200 Whのエネルギー密度を達成することができ、これは既存の電池の約4倍です。この進歩は、エネルギー密度をガソリンなどの化石燃料に近づけますが、関連する欠点はありません。
さらに、固体電解質への移行は、可燃性液体の排除により安全性を高め、火災や漏洩のリスクを大幅に軽減します。この電池は、電力の向上だけでなく、少なくとも1,000回の充電サイクルという耐久性も約束します。この進歩の鍵は、固体電解質と、動作中に酸化リチウムの形成と分解を促進する独自の触媒である三モリブデンリン化物との組み合わせです。
クライオ電子顕微鏡などの高度な技術を用いて、科学者たちはこの変換を実際に観察し、プロセスが安定して制御可能であることを確認しました。科学誌Scienceに掲載され、米国エネルギー省やその他の科学機関によって資金提供されたこの研究は、よりクリーンで、より安全で、より強力な次世代の電池の基盤を築いています。この発見は、空気を吸い込み、エネルギーの消費方法を変える電池によって、エネルギー貯蔵化学を完全に再設計する道を開きます。