低価格のリチウムイオン電池

高度なリチウムイオン電池材料を製造する新しい方法は、残りの主要な問題の1つであるコストに対処します。 アルムガムマンティラム テキサス大学オースティン校の材料工学の教授である、リン酸鉄リチウムを製造するためのマイクロ波ベースの方法は、従来の方法よりも時間と温度が低く、コストの削減につながる可能性があることを実証しました。

ナノパワー： 有望な電池材料を構成する幅40ナノメートルの棒状粒子の電子顕微鏡画像。

リン酸鉄リチウムは、ラップトップコンピューターのほとんどのリチウムイオン電池で使用されているコバルト酸リチウムの代替品です。はるかに高価な金属コバルトではなく鉄を使用しているため、はるかに安価になることが約束されています。蓄えられるエネルギーは他のリチウムイオン材料よりも少ないですが、リン酸鉄リチウムはより安全で、材料が大量の電力を供給できるようにすることができます。これは、ハイブリッド車で特に役立つ特性です。

確かに、リン酸鉄リチウムは最もホットな新しい電池材料の1つになっています。例えば、 A123システムズ マサチューセッツ州ウォータータウンに本拠を置く新興企業で、ある形式の材料を開発し、1億4800万ドル以上を調達し、従来のプラグインツールよりも優れた性能を発揮する充電式電動工具用のバッテリーを商品化しました。材料はまた、ゼネラルモーターズからの新しい電気自動車のためにテストされているタイプの1つです。

しかし、リン酸鉄リチウム電池の製造は困難で費用がかかることが証明されており、従来のリチウムイオン電池に比べて潜在的なコスト削減につながります。通常、材料は数時間かかり、700°Cもの高温を必要とするプロセスで製造されます。

Manthiramの方法では、市販の化学物質（水酸化リチウム、酢酸鉄、リン酸）を溶媒に混合し、この混合物をマイクロ波に5分間さらして、化学物質を約300°Cに加熱します。このプロセスにより、リン酸鉄リチウムの棒状の粒子が形成されます。最高性能の粒子は、長さが約100ナノメートル、幅が25ナノメートルです。バッテリーの充電および放電中にリチウムイオンが粒子にすばやく出入りできるようにするには、サイズが小さい必要があります。

これらの材料の性能を向上させるために、マンティラムは粒子を導電性ポリマーでコーティングし、それ自体を少量の種類のスルホン酸で処理しました。次に、コーティングされたナノ粒子は、テストのために小さなバッテリーセルに組み込まれました。遅い放電速度では、材料は印象的な容量を示しました。1グラムあたり166ミリアンペア時間で、材料は1グラムあたり170ミリアンペア時間であるリン酸鉄リチウムの理論容量に近づきました。この容量は、初期テストでより高い放電率で急速に低下しました。しかし、マンティラムは、新しいバージョンの素材がより良いパフォーマンスを示したと言います。

新しいアプローチがリン酸鉄リチウム電池の製造コストをどれだけ削減するかを言うのはまだ時期尚早です。この方法の低温はエネルギー需要を減らすことができ、高速であるという事実は、同じ量の機器からのより高い生産につながる可能性があり、どちらも製造をより経済的にすることができます。しかし、導電性高分子と製造装置のコストも計算する必要があり、プロセスを大規模に実証する必要があります。このプロセスは、他の有望な実験的製造方法とも競合する必要があると述べています。 スタンリーウィッティンガム 、ビンガムトンにあるニューヨーク州立大学の化学、材料科学、工学の教授。

Manthiramは最近、他の2種類のリチウムイオン電池材料の進歩を発表し、 ActaCell 、テキサス州オースティンを拠点とするスタートアップで、彼の研究室で開発された技術を商品化しています。先週、ベンチャー資金で558万ドルを調達したと発表した同社は、すでにManthiramの技術の一部をライセンス供与していますが、来年までどの技術を使用するかは明らかにされていません。

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