リチウムイオン電池に代わる持続可能な選択肢 -

スマートフォンから電気自動車まで、バッテリーは私たちの日常生活において重要な電源である。しかし、バッテリーは地球に優しいものではない。そこで、従来のリチウムイオン電池に代わる、より持続可能な電池を探す競争が始まっている。

興味がありますか？このギャラリーをご覧になって、この競争における主要な候補について学んでいきましょう。

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ナトリウムイオン電池 -

まずはナトリウムイオン電池だ。これは基本的にリチウムイオン電池と同じだが、（電荷を運ぶ）リチウムイオンをナトリウムイオンに置き換えたものだ。

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ナトリウムイオン電池 -

リチウムの代わりにナトリウムを使うことの素晴らしい点は、ナトリウムの調達がずっと簡単だということだ。実際、海の塩を使えば、世界中どこでもナトリウムを抽出することができる。

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ナトリウムイオン電池 -

しかし、ナトリウム電池の欠点は、ナトリウムイオンがリチウムイオンより大きいことだ。これはエネルギー密度が低いことを意味し、携帯電話のバッテリー寿命が短くなる、電気自動車の走行距離が短くなるなどを意味する。

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リチウム硫黄電池 -

次は、リチウム硫黄電池だ。これは、コバルト（リチウムイオン電池の入手困難な陽極材料）を硫黄に置き換えたものだ。

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リチウム硫黄電池 -

リチウム硫黄電池の利点は、原料の調達が容易であること以外に、エネルギー密度が高く、製造コストが低いことである。

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リチウム硫黄電池 -

現在のところ、この選択肢の主な欠点は劣化速度が速いことである。このため、リチウム硫黄電池は日常的な電子機器にはまだ使用できない。

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固体電池 -

おそらく、この競争で最も有望な候補は固体電池だろう。これはリチウムイオン電池のようなものだが、電極間をイオンが流れるようにするのに、液体ではなく固体の電解質媒体を使用する点が異なる。

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固体電池 -

従来のリチウムイオン電池より固体電池の良い点は、発火のリスクがはるかに低いことだ。

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固体電池 -

また、固体電池は導電性が高いため、この技術を使った機器の容量と充電速度が向上するはずだ。

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水素燃料電池 -

水素燃料電池はバッテリーとは呼べないが、クリーンなエネルギーを生み出すという点では、注目されている選択肢のひとつである。

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水素燃料電池 -

水素燃料電池は、水素を空気中の酸素と結合させて電気と水蒸気を発生させる。このプロセスは環境に優しい。

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水素燃料電池 -

水素燃料電池の欠点は、建設が必要なことだ。これは非常にコストがかかり、それを支えるインフラを持てる国は世界でも多くない。

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マグネシウム電池 -

研究の初期段階にある代替案の 1 つは、リチウムイオンではなくマグネシウムイオンを使用して電荷を運ぶ水性マグネシウム電池だ。

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マグネシウム電池 -

この選択肢の利点は、マグネシウムが豊富に入手可能で、電荷量が多いことだ。これは、同じサイズのセルからより高いエネルギー密度が得られることを意味する。

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マグネシウム電池 -

マグネシウム電池には、どの正極材を使うかなど、まだ未解決の問題がいくつかある。リチウムイオン電池に使われている材料は使えないのだ。

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グラフェン電池 -

バッテリーを作る上でもうひとつ有望な素材が、世界で最も薄い素材であるグラフェンだ。炭素原子の単層からなる。

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グラフェン電池 -

グラフェンには、リチウムに取って代わる有力な候補となる多くの特性がある。これは、強靭で軽く、導電性に優れているのだ。

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グラフェン電池 -

しかし、グラフェンは非常に高価であるため、今のところ商業製品に使用することは不可能である。1トン当たり6万米ドル以上するのだ。

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アルミニウム電池 -

次はアルミニウムだ。アルミニウムは入手しやすい資源であると同時に、最もリサイクルしやすい素材のひとつでもある。

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アルミニウム電池 -

アルミニウムはまた、リチウムよりもはるかに安いという利点もある。そのため、アルミニウムについては、代替バッテリー技術の開発に取り組む研究者も多い。

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アルミニウム電池 -

例えば、オーストラリアのグラフェン・マニュファクチャリング・グループは、同社のアルミニウム・バッテリーはリチウム・バッテリーの60倍の速さで充電できると主張している。

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鉄電池 -

研究者たちは、リチウムに代わるものとして鉄でも実験も行っている。鉄はリチウムよりも効率が低下しにくいと言われている。

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鉄電池 -

現在の鉄電池の問題は、携帯電話や電気自動車といった消費財に使うには大きすぎることだ。

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鉄電池 -

しかし、それでも鉄は実用的な送電網用蓄電池の有力な選択肢となりうる。実際、オレゴン州のある企業は最近、この技術に多額の投資を行った。

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シリコン -

シリコンは、バッテリー研究者が関心を寄せるもうひとつの素材だ。リチウムに完全に取って代わることはないだろうが、リチウム電池に加えることで長持ちさせることができる。

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シリコン -

現在、リチウムイオン電池は、その主成分の一つとしてグラファイトを使用している。しかし、リチウムは炭素層の隙間をすり抜けてしまうため、時間の経過とともに蓄電量が低下する。

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シリコン -

グラファイトの代わりにシリコンを使うことで、この漏れを減らし、電池を軽くすることができる。

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麻 -

この素材は、その成長速度、炭素固定能力、繊維原料としての汎用性ですでに高く評価されている。

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麻 -

テキサスを拠点とするスタートアップ企業Bempは、麻を代替バッテリーに使うことを提案し、すでにこの素材を使ったボロンカーボン電池を開発している。

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麻 -

出典: (BBC) (Android Authority) (AZoCleantech)

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