安価なエネルギー貯蔵のためのナトリウムイオンセル

新しいタイプのナトリウムイオン電池は、風力発電所や太陽光発電所からの電力を貯蔵するための実用的なオプションであることが証明される可能性があると述べています。 ジェイ・ウィタクレ 、カーネギーメロン大学の材料科学および工学の教授。ペンシルベニア州ピッツバーグを拠点とするWhitacreのスタートアップである44Techは、2009年の復興法の一環として、米国エネルギー省から500万ドルを受け取って技術を開発します。先週発表された資金は、電力網を改善するための6億2000万ドルのパッケージの一部です。

スタートアップのバッテリーは、既存のバッテリーよりも安価であるだけでなく、長持ちする可能性がある、とWhitacre氏は言います。これにより、大量の電力を安価に貯蔵するのに特に役立ちます。これは、現在の補助的なエネルギー源ではなく、再生可能エネルギーを米国の主要なエネルギー源にするために不可欠なものです。このような貯蔵により、風力タービンやソーラーファームからのエネルギーを貯蔵して、風が吹いておらず、太陽が輝いていないときに使用できるようになります。

Whitacreのナトリウムイオン電池は、いくつかの点でリチウムイオン電池に似ています。これは、携帯用電子機器や一部の電気自動車で使用されているタイプです。どちらのタイプのセルでも、イオンは充電および放電中にバッテリーの正極と負極の間を往復し、電解質がこれらのイオンを移動させるための媒体として機能します。しかし、ナトリウムはリチウムよりも桁違いに豊富であるため、使用する方が安価です。セルをさらに安価にするために、Whitacreはセルをより低い電圧で動作させ、有機電解質の代わりに水ベースの電解質を使用できるようにすることを計画しています。水ベースの電解質は取り扱いが容易であるため、これにより製造コストがさらに削減されるはずです。

水ベースの電解質への変更はまた、従来のリチウムイオン電池に必要な支持材料の多くを排除することを可能にし、再びコストを削減する可能性があります。これは、イオン伝導度を上げると、セル内の分離および電流収集材料の層が少なく、より厚い電極を使用できるようになるためです。

原則として、ナトリウムイオンシステムは低コストである可能性があり、水性電解質を使用すると、それは本当に低コストになる可能性があります、と言います ジェフ・ダーン 、カナダのノバスコシアにあるダルハウジー大学の物理学および化学の教授。

研究者は過去にナトリウムイオン電池を調べましたが、通常は高電圧と有機電解質を使用していました。より低い電圧を使用すると、バッテリーが蓄えることができるエネルギーの量が減少します。これは、スペースと重量が制限されている電気自動車の問題です。しかし、再生可能エネルギーの貯蔵などの固定アプリケーションの場合、コストがすべてだとWhitacre氏は言います。

ダーンは、ナトリウムイオンセルは大規模な電力貯蔵のためだけに開発されるべきではないと主張しています。高電圧のナトリウムイオン電池は、最終的には電気自動車用のリチウムイオン電池よりもはるかに優れたソリューションになる可能性があると彼は言います。しかし、これまでのところ、リチウムイオン電池に関連する研究はほとんど行われていません。ナトリウムイオンのサイズが大きいことや、これが電池が供給できる電力量に与える影響など、研究者を遠ざけている要因は、材料製造の最近の進歩によって対処されています。ナトリウムが豊富なため、これらのバッテリーは非常に魅力的です。リチウムよりも驚くほど豊富です、とダーンは言います。これから取り組むことが本当に重要だと思います。 DOEが非水系作業にも資金を提供することを願っています。

これまでのところ、Whitacreの作業は初期段階です。彼は研究室で小さなバッテリーセルを実証し、 提出 技術をカバーする特許のために。彼は、電極と電解質にどのような材料を使用するかを明らかにしておらず、コストに関する具体的な数値を提供するには時期尚早だと彼は言います。次のステップには、より大きなプロトタイプバッテリーの作成が含まれます。 500万ドルの賞の一部は、基礎研究のためにカーネギーメロン大学に寄付されます。

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