米国コーネル大学の科学者が開発した新型リチウムイオン電池は、5分以内に充電が完了し、市場に出回っている他の同種の電池よりもスピードが速く、数千回の充放電サイクルを経ても性能が安定しているため、電気自動車運転手の「走行距離の不安」を緩和できると期待されています。関連論文が『ジュール』の最新号に掲載されました。

リチウムイオン電池は、電気自動車やスマートフォンに電力を供給する最も人気のある方法の一つです。

リチウムイオン電池は軽量で信頼性が高く、比較的省エネですが、充電に数時間かかることが多く、大きなサージに対処する能力がありません。最新の研究では、科学者たちは、リチウムイオン電池内の陰極材料と効果的に対を作ることができるユニークなインジウム陽極材料を決定しました。これをもとに、5分で急速に充電が完了し、ゆっくりと放電できる電池を開発しました。

最新の電池を設計するために、彼らは電気化学反応動力学に焦点を当て、インジウムが非常に潜在的な急速充電材料であることを確認しました。インジウムは軟質金属で、主にタッチスクリーンディスプレイや太陽電池パネルの酸化インジウムスズのコーティングに使われ、低温ハンダの鉛の代替としても使われています。

新たな研究によると、インジウムは電池の陽極として2つの重要な特性を持っています:非常に低い移動エネルギーポテンシャル、固体のイオンの急速な拡散;アノード中のイオンとの交換電流密度を減少させ、表面の反応を遅らせる——この2つの特性が合わさって、急速な充電と長時間の電気エネルギーの貯蔵に重要になります。

このイノベーションのポイントは、電池の陽極にある金属イオンを自由に移働させ、正しい配置を見つけることで、電荷蓄積反応に関与することです。こうすることで、充電サイクルごとに電極が安定した状態になるので、新しい電池は数千の充放電サイクルで安定した状態を保つことができます。

研究者は、この技術と無線誘導充電路を組み合わせることで、バッテリーのサイズとコストを縮小し、電気交通がドライバーにとってより実行可能な選択肢になると期待しています。しかしインジウムは重いので、人工知能ツールを使って、より良い電池の陽極を発掘したいと考えています。

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