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通常のバッテリーの8倍長持ちするフッ素加工物がバッテリーの開発に成功

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本記事は、Fluoride-Based Batteries Can Last 8 Times Longer Than Those In Use Today
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約2分4秒

・あなたのパソコンや携帯を1ヶ月に2回だけの充電で大丈夫なことを想像してみてください
・フッ素の負電荷イオンを利用した電池がそれを可能にします
・研究者らは、室温で適切に動作するフッ化物系二次電池を初めて作成しました

 

近代のデバイスを充電満タンにするために高いエネルギー密度の必要性を提供するバッテリーの研究は続々と増えています。エネルギー密度は大量の電子が反応やプラス極とマイナス極間の潜在的な差や、セル量、ファラデーの定数において送られることに依存しています。

 

これらの特徴を考慮した上で、カリフォルニア工科大学の研究者たちはフッ素加工物に基づいた充電可能なバッテリーの新しい製造方法を開発しました。それが、フッ素加工の負電荷イオンです。

 

この技術は毎日パソコンや携帯を充電する必要性を取り除かせる可能性を持っています。実際、充電は1ヶ月に2回で済みます。フッ素加工バッテリー内のエネルギー密度はリチウムイオンバッテリーより比較的高いため、8倍も長持ちします。しかし、これらは非常に反応性、腐食性が高く扱いにくくなっています。

 

研究可能なフッ素加工バッテリー

この研究はフッ素加工バッテリーの初めての研究ではありません。1970年代、科学者たちは固形のモジュールを利用し充電可能なフッ素加工バッテリーを開発しようと試みました。しかし、固形のバッテリーはうまく作動するためには高温が必要なため、日常使いには向いていませんでした。

 

現在、研究者たちは液体モジュールを利用することで室温でバッテリーを作動する方法を発見しました。彼らは室温でうまく作動する充電可能なフッ素加工バッテリーを初めて開発することができたのです。

 

このバッテリーはプラス極とマイナス極の電極間にイオンを漂わせることによって電流を作りだします。液体の場合(リチウムイオンで利用されている)、イオンは室温でより簡単に漂わせることができます。

 

リチウムイオンバッテリーはプラスイオンを使いますが、今回開発されたフッ素加工バッテリーは負電荷を帯びています。陰イオンをバッテリーで使うにはいくつかの利点がありますが、それぞれに課題があります。

 

バッテリーの持ちを長くするために、大量のイオンを移動させる必要があります。陽イオンを動かすのはとてもむずかしいですが、比較的動かしやすい陰イオンを動かすのと同じ結果が得られます。このメカニズムの主要課題は、適切な電圧でシステムを動かすことです。

 

結果

bghこの研究では、研究者たちはは、多価フッ化物変換反応が高い熱力学的反応電位(3ボルト以上)と体積容量(1000Ah/リットル以上)を示しています。それゆえ、フッ素加工バッテリーは5000Wh/リットルまでの理論エネルギー密度を作り出し、少なくとも存在するリチウムイオン技術の理論価値の8倍になります。

 

フッ素加工バッテリーを液体(固形の代わりに)において正常に作動させる主要構成要素はビス(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル(略してBTFE)と呼ばれる電解質液体です。これはフッ素加工イオンを安定させ、その結果バッテリー内で電子を前後に簡単に動かせます。

しかし、なぜこの方法はうまく作動するのか。BTFEの特徴がフッ素加工を固めるのはなにか。この答えを探すため、研究者たちはコンピューターシュミレーションを頼りました。彼らはBTFEを変化させ、添加物を変化させることで固形性とパフォーマンスを高める方法を発見しました。

 

この結果、研究者たちは長持ちするバッテリーの興味深い開発技術を明らかにしました。フッ素加工電池の復活といってもいいでしょう。

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