何十年も充電できるバッテリーを想像してください。 バッテリーの寿命が短くなっているため、これ以上携帯電話を取り除く必要はありません。 リチウムイオン電池で埋められた埋立地はもうありません。
これは、カリフォルニア大学アーバイン校の研究者による研究のおかげで、現実に一歩近づいています。
超長寿命バッテリーにつながる可能性のある発見は、セレンディピティによって起こりました。 大学の化学部門の議長であるレジナルド・ペナー率いる研究者チームは、バッテリーでの使用に大きな期待を寄せるナノワイヤ、小さな導電性ワイヤを研究していました。 問題は、ナノワイヤが壊れやすく、一定の充電サイクル数を過ぎるとほつれたり割れたりすることです。
ある日、Pennerの研究室の博士課程候補者であるMya Le Thaiは、ナノワイヤアセンブリを囲む液体電解質をゲルバージョンに切り替える気まぐれに決めました。
「彼女はこれらのゲルコンデンサのサイクルを開始しました。そのとき、私たちは驚きました」とペナーは回想します。 「彼女は、「これは10, 000サイクルをサイクリングしており、まだ進行中だ」と言った。 彼女は数日後に戻ってきて、「30, 000サイクルサイクリングしている」と言った。 それは1か月続きました。」
チームは、自分たちの手に何か特別なものがあることに気付きました。 ゲル電解質を使用することでナノワイヤの破壊を防ぐように思われる理由はまだ定かではありませんが、仮説があります。 ペナーによると、ゲルはピーナッツバターと同じくらい濃い。 ナノワイヤは、人間の髪の毛よりも数百倍細い酸化マンガンで作られており、80％の多孔質です。 時間が経つにつれて、厚いゲルがナノワイヤの細孔にゆっくり浸透し、ナノワイヤを柔らかくします。 この柔らかさが彼らの脆弱性を減らします。
「通常の液体で5, 000サイクル後、[ナノワイヤ]は壊れ始めます」とペナーは言います。 「そして、彼らは落ち始めます。 ゲルではそれは起きていません。」
現在、チームはこの仮説の検証に取り組んでいます。 正しい場合は、さまざまな種類の材料とゲルを試し続けて、何が最適かを確認します。 作業が延期された場合、ゲルで包まれたナノワイヤは、最終的に超長持ちするバッテリーのコンポーネントになる可能性があります。 これは数年後になる可能性が高いと、Penner氏は言いますが、彼は自分のラボの作成に興味のある企業からの電話を受け付けてきました。
「全体像は、私たちが研究したタイプのナノワイヤを安定化する非常に簡単な方法があるかもしれないということです」とペナーは言います。 「これが一般的に正しいことが判明した場合、コミュニティにとって大きな前進になるでしょう。」
ほとんどの家庭用電化製品の寿命はバッテリー寿命以外の要因によって制限されているため、10年または2年持続するバッテリーは、電力を供給するデバイスを簡単に長持ちさせることができます。
「リチウムイオンバッテリーから100, 000サイクルを取り出すことができれば、2つを購入する必要がないことを意味するかもしれません」とPenner氏は言います。 「私たちは20年の寿命について話している。それよりも長いかもしれない」
