最近、オーストラリアのメルボルンにあるRMIT大学の科学者たちは、「水電池」を製造することで電池技術を大幅に進歩させました。化学科学者 Tianyi Ma 氏が主導したこの画期的な研究は、有名な科学雑誌「Advanced Materials」に掲載されました。
研究者らは、危険な化学電解質を水に置き換えることで、より安全で環境に優しい代替法を開発しただけでなく、重大な課題を克服し、エネルギーの生成と貯蔵の将来に新たな展望をもたらしました。
持続可能な代替品
「水電池」は正式には水性金属イオン電池として知られており、マグネシウムや亜鉛などの金属を使用します。これらの金属は、製造がより手頃な価格であることに加えて、他の電池に含まれる従来の材料と比較して毒性が低いです。危険な化学電解質を塩を加えた水に置き換えることで、 バッテリーの安全性が高まるだけでなく、より持続可能な生産への道も開かれます。
エネルギーを貯蔵する能力は電池の機能にとって不可欠であり、水電池も例外ではありません。これらのモデルは、カソードとアノードの間の移動によって電子の流れを作り出すことにより、過熱や火災などの問題が発生しにくい効率的なソリューションを提供します。
この画期的な進歩を支えたチームは、コインサイズの電池から単三電池や単四電池に似た円筒形の電池まで、水ベースのプロトタイプをすでに開発しています。亜鉛より軽く、位置エネルギー密度が高いマグネシウムなどの材料を使用する「水電池」は、近い将来、かさばる鉛蓄電池に取って代わられる方向に進んでいる。
技術的課題の克服
水性金属イオン電池が直面する課題の 1 つは、短絡を引き起こす可能性がある小さな鋭い金属の成長である樹状突起の成長です。しかし、研究者らは、亜鉛アノードをビスマス金属でコーティングし、樹枝状結晶の形成を防ぐ保護層を形成するという革新的な解決策を発見しました。この革新により、安全性が向上するだけでなく、バッテリーの寿命も向上し、500 サイクル後も容量の 85% 以上を維持します。
水性電池は、その安全性と持続可能性に加えて、再生可能エネルギー貯蔵の分野でも有望です。このバッテリー設計をソーラーパネルに接続することで、研究者らは 1 日充電した後、45 ワットの太陽光を 12 時間点灯し続けることができました。
「水電池」はエネルギー技術の現場で急速に注目を集めており、従来のリチウムイオン電池に代わる安全でリサイクル可能で、より手頃な価格の代替品を提供します。まだ初期段階にありますが、これらの水性金属イオン電池は、 エネルギーの生成と貯蔵のより持続可能で安全な未来に向けた重要な一歩となります。