ボフィンズ氏、ナトリウムイオン電池の安定性の謎に疑問を抱く – The Register

Jul 07, 2023

世界は電池のリチウムをナトリウムに置き換えることに少しずつ近づいており、コーネル大学の研究者らは、初期のエネルギー貯蔵技術における安定性の問題に対処するのに役立つ方法を見つけたと考えています。

研究チームは、充電中のナトリウムイオン電池に高度に同期したX線ビームを照射することで、電池の使用中にのみ発生し、停止時には消える一時的な結晶欠陥を発見できたと発表した。その紙。

「最初の充放電サイクルの前後にバッテリーを観察した場合、欠陥は見当たりません。しかし、動作中に、欠陥がどのように形成され、自己修復され、検出可能な「傷跡」が残るのかがわかります」とアンドレイ・シンガー氏は述べています。 , コーネル大学材料科学工学部の主任研究員および教員フェロー。

ナトリウムイオン電池は近年の電池研究の最先端を行っていますが、充放電による劣化が早く、寿命が短いため、長寿命のリチウムイオン電池の代替としては実用的ではありません。

この発見は、将来の研究者がナトリウムイオン電池の正極がどのように機能するかをよりよく理解するのに役立つ可能性があるが、研究チームは、その形成の背後にあるメカニズムはまだ完全には理解していないと述べた。 しかし、彼らは冶金モデリングを使用して、陰極全体にわたる一時的な欠陥の動きを予測することができました。

その知識をもとに、コーネル大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校、シカゴ大学、アルゴンヌ国立研究所のチームは現在、バッテリーの充電と放電に伴うイオン拡散のプロセスと欠陥がどのように相互作用するかを研究する計画を立てている。 シンガー氏は、これらの欠陥は、粒子の形状がその相互作用プロセスに役割を果たしていることを示唆していると述べ、同氏と彼のチームはさらに調査したいと考えていると述べた。

「鍛冶屋は何世紀にもわたって、より強力で耐久性のある材料を作るために、自分でも気付かないうちに金属の欠陥工学を使用してきました」とシンガー氏は述べ、ナトリウムイオン陰極に欠陥工学のアプローチを使用することで安定性の問題の解決に役立つことを期待していると付け加えた。

多くのさまざまな業界が将来の製品ロードマップに持続可能性を組み込んでおり、バッテリーも例外ではありません。 リチウムは、世界中に豊富に存在し、化学的にはリチウムに似ており、比較的安価なナトリウムよりもはるかに稀少ではるかに高価な物質です。

中国の電池メーカーであるBYDとCATLは、ともに劣化の問題を回避するナトリウムイオン電池の開発に積極的に取り組んでおり、両社が今年後半に中国製電気自動車にリチウム・ナトリウム混合電池を搭載する計画であると最近報じられた。

米国はすでに他の形式の電池技術では後れを取っており、どう見ても中国はナトリウムイオン電池が生産可能な状態に達すれば市場を追い詰めるつもりだ。

ニューヨーク・タイムズ紙によると、現在計画中または建設中のナトリウム電池工場20カ所のうち16カ所が中国にある。 今から 2 年後には、世界のナトリウム電池製造能力の 95 パーセントが中国に属することになります。

海塩や他の形態の塩化ナトリウムなどの供給源からバッテリー用のナトリウムを精製することは可能ですが、その多くは工業用途の最大のナトリウム供給源であるソーダ灰や炭酸ナトリウムなどの供給源から得られます。 例えばワイオミング州には、これまでに発見された中で最大のソーダ灰源があり、米国で広く使用されており、電池用のナトリウム源として役立つ可能性がある。

天然ソーダ灰はリチウムよりも精製がはるかに持続可能ですが、中国では今後数年間でほとんどのナトリウムイオン電池が製造される可能性が高く、ソルベイ法で製造される合成ソーダ灰が主流となっています。

中国の合成炭酸ナトリウムの製造に使用されるソルベイプロセスは化学集約的で、多くの熱、通常は石炭を必要とするため、中国のナトリウムイオン電池は世界が必要とする持続可能な解決策にはならない可能性が高い。 ®

ニュースを送ってください