5 秒充電のアルミニウム グラフェン バッテリーは、-40°C ～ 120°C で動作、250,000 サイクル
- エンジニアは、-40 °C ～ 120 °C の温度範囲で動作し、5 秒以内に充電できる新しいバッテリーを作成しました。
- 250,000 回の充放電サイクル後も容量の 91% を維持できます。
- バッテリーは非常に柔軟で、10,000 回の折りたたみに耐えます。
中国の浙江大学のエンジニアは、特に充電時間の点で優れた性能を誇る、超高速、全天候型、ロングサイクルのアルミニウム グラフェン バッテリーを開発しました。商用生産が開始されると、バッテリーは 5 秒で完全に充電され、その後 2 時間持続します。
この電池を開発した材料工学の研究者らは、電池の耐寒性が高く、可燃性が低く、-40℃から120℃の温度範囲でも動作できると主張している。しかし、これらの主張に懐疑的な目を向けている業界専門家はほとんどいません。
バッテリーのマイナス極はアルミニウム、プラス極はグラフェンでできています。 25万回の充放電サイクル後も容量の91%を維持することができ、これは今日のリチウム電池よりもはるかに優れています。全気候対応のエネルギー デバイス向けに構築されており、10,000 回の折り畳みにも耐える優れた柔軟性を備えています。
スマートフォンと統合すれば、5秒で充電でき、最長2時間使用できる。また、バッテリーは、毎日 10 回充電した場合でも、容量が低下することなく最大 70 年間持続します。
デザインとパフォーマンス
アルミニウムイオン電池の正極材料として、彼らはグラファイト、グラフェン、硫黄、金属硫化物を選択しました。グラファイトカーボンは、急速充電や安定したサイクリングなどの機能を提供します。このようなカーボンベースのカソードについて、エンジニアは 4 つの要件に対応しました –
<オル>これらの要件を満たすために、酸化グラフェン (GO) 液晶溶液を GO フィルムに湿式スピニングまたはキャスト コーティングし、その後化学還元して還元 GO (rGO) フィルムを形成し、高温アニーリングすることで理想的なグラフェン フィルムを構築しました。
完全に整列したグラフェン シートは、配向されていないグラフェン シートで構成されるグラフェン フォームよりも高い導電性と機械的特性をもたらします。 rGO フィルムはさらに摂氏 2850 度でアニールされ、原子欠陥が修復され、長く連続した銀色のグラフェン フィルムに変換されました。
バッテリーの性能は主に、電子とイオンが負極と正極の間を流れる速度の状態に依存します。電極材料は、できるだけ多くの電子とイオンが自由に走行できるようにする必要があります。道路が混雑していると、パフォーマンスに影響します。これが、微細構造の品質、配向、多孔性に注意する必要がある理由です。マクロ構造内の導電ネットワーク、イオン輸送チャネル、イオン チャネル。
参照:Sciencemag | DOI:10.1126/sciadv.aao7233 | 浙江大学
この設計原理により、アルミニウム - グラフェン バッテリーは大きな進歩を遂げ、驚くべき性能を発揮することができます。これまで、アルミニウム バッテリーの容量は 60mAh/g 程度で推移しており、充放電サイクルは数千回未満でした。
ZJU-120 LEDをバッテリーで点灯 |画像クレジット:浙江大学
テスト後、グラフェン正極の容量は 120mAh/g で、2,500 万回の充放電サイクル後も 91% の容量を維持しました。同時に、急速充電は 1.1 秒以内に完了し、111mAh/g の可逆容量を維持できました。
一部の専門家は調査結果に興味を示さない
業界の専門家、中国電気自動車充電技術の副マネージングディレクターである鄭嘉図氏によると、チームが発表した結果は期待できるものではないようです。 「数値は注意して読む必要があります。」25万回の充放電サイクルをテストするだけでも非常に長い時間がかかるだろう。 これらの結果は、プロトタイプのテストではなく、シミュレートされたデータモデルで実行された実験である可能性が高くなります。
さらに、商業化にはいくつかの不明な点が必要になります。重要な要素には、コストパフォーマンス、特定タイプのバッテリーのエネルギー強度、安全性、信頼性、成熟したビジネスモデルが含まれます。まだ商用化されていない、実証済みの準備が整っているテクノロジーが他にもたくさんあります。
読む:マグネシウム イオン バッテリーはリチウムよりも効率的で安全です
しかし、研究チームは、克服すべき多くの障害があり、まだ長い道のりがあると述べた。彼らは「スーパー」バッテリーがリチウムイオンバッテリーよりもはるかに優れていると信じていますが、それでも改善する必要があることがたくさんあります。さらに、従来のイオン液体電解質は非常に高価であるため、より安価な電解質を見つけることができれば、アルミニウム イオン電池のビジネス チャンスはさらに広がるでしょう。
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