私たちの未来を決定づける新たなバッテリー技術はどれでしょうか?

イノベーションの原点 -新しいバッテリー技術は、エネルギー転換や電気自動車から医療用途に至るまで、さまざまな業界に影響を与える大きな可能性を秘めています。

自動車から医療機器に至るまで、現代の生活はバッテリーに広く依存しています。 エネルギーを効率的に蓄える能力は、小型の機器から大型の SUV に至るまでのデバイスに電力を供給するために重要です。 したがって、バッテリーの性能を向上させるための継続的な努力が行われています。 最先端のバッテリー技術の状況はどのようなものですか? 近い将来、どのような画期的な進歩が期待できるでしょうか?

ウィーン工科大学の研究者は、従来のリチウムイオン電池に比べていくつかの利点がある酸素イオン電池を開発しました。 酸素イオン電池はエネルギー密度が低いですが、その貯蔵容量は再生可能であり、耐用年数を延長できる可能性があります。 これらのバッテリーは不燃材料で作られており、希少元素を必要としないため、再生可能資源からの電気エネルギーを貯蔵する大規模エネルギー貯蔵システムに最適です。

オーストリアのヨハネス・ケプラー大学の研究者が、伸縮性と生分解性を備えた初の電池を開発した。 この革新的なバッテリーは水溶性で体内で容易に分解され、ウェアラブルや医療用インプラントでの使用向けに設計されています。 既存のバッテリーには有毒な金属が含まれていることが多く、リサイクルが困難ですが、この画期的な製品は、その構造にエラストマー、マグネシウム、酸化モリブデン、生分解性ゲルを使用することでこれらの制限を克服しています。

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フラウンホーファーレーザー技術研究所の研究者は、リチウムイオン電池製造のエネルギー効率を高める 2 つの画期的なレーザーベースの製造プロセスを開発しました。 ダイオード レーザー乾燥システムは、エネルギー消費量を 50% 削減し、産業規模のスペース要件を 60% 削減します。 高出力超短パルス (USP) レーザーは、バッテリー電極にリチウムイオンハイウェイを形成し、出力密度と耐用年数を向上させます。

デルフトのオランダ人科学者は、5種類の塩を混合することでリチウムイオン電池の寿命を延ばす方法を開発した。 この革新的なアプローチは壊れた電解質の層を安定させ、バッテリーの寿命を改善し、電気モビリティや太陽エネルギーと風力エネルギーの短期貯蔵に利点をもたらします。 研究者らはまた、この電解質の概念を次世代ナトリウムイオン電池に応用する可能性を模索しており、これによりリチウムへの依存度を低減できる可能性がある。

POSTECHと西江大学の研究者らは、電気自動車の航続距離を10倍に伸ばす可能性があるリチウムイオン電池用の大容量負極材料を開発した。 従来のグラファイト陽極をシリコン陽極と層状荷電ポリマーに置き換えることにより、安定で信頼性の高い材料が作成されました。 この進歩は、電気自動車分野における大容量バッテリーの需要の高まりに応え、電気自動車の導入による気候変動との闘いに貢献する可能性があります。

機械エンジニアのジェレ・ホーベン氏と同僚のピム・ドンカース氏は、再生可能エネルギーを貯蔵するために塩タブレットを使用する閉ループシステムを開発しました。 この充電式塩電池は、従来の電池と比較して、より長持ちし、より大容量の蓄電を可能にします。 この技術は、電気を熱に変換することで機能し、塩を含む蒸発器を通過する液体 (油または水) を加熱し、熱の貯蔵と放出を可能にします。 この塩電池は再生可能エネルギー貯蔵に革命をもたらし、天然ガスのない建築環境に貢献する可能性があります。

全固体リチウム硫黄電池は、従来のリチウムイオン電池と比較して、はるかに高いエネルギー密度と安全性の向上の可能性をもたらします。 しかし、欠点もあります。 最近の研究結果は、これまで見過ごされてきた全固体電池の開発ボトルネックを明らかにし、イオン輸送が遅いために正極複合材料に限界が存在することを示しています。 現在の課題は、カソード複合材料内でのより高速なイオン供給を可能にすることです。

フラウンホーファー IKTS が過去 8 年間にわたって開発した CERENERGY テクノロジーは、バッテリー技術の大幅な進歩を示しています。 これらのナトリウム アルミナ固体電池は、塩化ナトリウム ニッケル電池としても知られており、重要なセラミック固体電解質として高純度のアルミナを使用しています。

2014 年に設立された Elestor は、地球上でほぼ無期限に入手可能な水素と臭素を活物質として使用する革新的なフロー電池を開発しました。 さらに、バッテリーは充電プロセス中に水素を生成するため、このコンセプトは水素インフラと電解装置を統合するためのいくつかの新しい可能性をもたらします。 このようにして、Elestor は、バッテリーと水素の形での 2 つのエネルギー貯蔵世界を組み合わせます。

新しいバッテリー技術は、エネルギー転換や電気自動車から医療用途に至るまで、さまざまな業界に影響を与える大きな可能性を秘めています。 これらのイノベーションが進歩し、広く利用可能になるにつれて、エネルギー貯蔵、効率、持続可能性において大幅な進歩が見られることが期待されます。 これらのブレークスルーのどれが最終的に私たちの未来を決定するかを決定する競争が続いています。