間違いなく、ラップトップ、ハイブリッド、その他のポータブル デバイスのバッテリー寿命が長くなれば、私たち全員が恩恵を受けるでしょう。 残念ながら現在は リチウムイオン電池 (LIB) はその可能性をほぼ達成しており、ポータブル デバイスのアンプラグド実行時間を増やす唯一の方法は、より大きなバッテリーを作ることです。 しかし、軽量でスリムなギアが非常に望まれている業界では、これは実行可能な解決策とは言えません。 私たちには何か新しいものが必要です。 これは、より大型のエネルギー貯蔵装置を製造することなく、貯蔵容量を大幅に増加させる方法です。
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最近、 エネルギー省太平洋岸北西部国立研究所 伝えられるところによると、従来のハイブリッドまたはラップトップのバッテリーの「少なくとも」2 倍のエネルギーを蓄えることができるリチウムイオンバッテリーに新しい工夫を思いつきました。 この場合、スポンジ状のシリコンを使用する方法となります。 他にもバッテリー強化の「ブレークスルー」が提案されていますが、実現するかどうかは分からず、せいぜい数年先のことです。 ただし、これは非常に妥当性があるだけでなく、導入が比較的簡単です。
なぜシリコンなのか？
現在、ほぼすべての LIB はエネルギーの貯蔵と放出にグラファイト電極を使用しています。 これらの従来の LIB が蓄えるエネルギーは、シリコンベースの電極が蓄えるエネルギーのわずか 10 分の 1 です。 数式は複雑ですが、完璧な世界では、シリコンベースのバッテリーは 10 倍の電力を供給します。 ただし、バッテリーの化学的性質、シリコン電極 (時々 アノードs) 現在の規格に比べてエネルギー貯蔵容量が 2 倍、場合によっては 3 倍になる可能性があります。
過去にシリコンを使用する際の問題は、シリコンがあまりにも多くのリチウムイオンを吸収してしまうことでした。 （電力を蓄え、生成するのに必要です）、多くの場合、爆発中に質量が 400 パーセントも膨張します。 充電。 ご想像のとおり、これにより、バッテリー ハウジングの破損 (ただしこれに限定されない) など、あらゆる種類の問題が発生しました。 エネルギー省のパシフィック・ノースウェスト国立研究所が「メソポーラスシリコンスポンジ」は、実行可能な 30 パーセントしか拡大しません。
メソポーラスシリコンスポンジとは、簡単に言えば、シリコンに穴を開けたものです。 リチウムイオンを吸収すると、シリコンは外側に膨張するのではなく、穴を埋めることで質量を増加させます。 30 パーセントの膨張限界により、シリコンベースの電極は 1 グラムあたり約 750 mAh のエネルギー濃度を含み、これはグラファイトベースの電極のおよそ 2 倍です。 さらに、シリコン電極は弾力性があることが証明されており、プロトタイプのバッテリーは 1,000 回の充電後でも容量の 80 パーセントを保持していました。
これらの新しいバッテリーはいつ登場しますか?
エネルギー省のパシフィック・ノースウェスト国立研究所の次の当然のステップは、より大きなプロトタイプ、おそらく主流のモバイル・デバイスに電力を供給するのに十分な大きさのものを構築することだろう。 一方、政府の科学者がテクノロジーの開発を続けるのを待っている間に、「」という名前のシリコンバレーの新興企業が現れました。アンプリウス』の開発・商品化も現在進行中です。
確かに、Amprius のシリコンベースのリチウムイオンエネルギー吸収率ははるかに低い (グラファイトよりもエネルギー貯蔵量が 10 ～ 50% 多いだけ) が、これまでのところ、 シリコンがモバイル コンピューティング デバイスに電力を供給する上で重要な役割を果たす可能性があることを示唆するのに十分な有望な結果が得られています。 すぐ。
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