新しいフォームバッテリーは、高速充電、大容量を約束します

数十億ドルの投資といくつかの著名な新興企業の立ち上げにもかかわらず、エネルギー部門は依然として根本的で一見解決できない課題に直面しています。コンパクトで長持ちし、低コストの方法で大量の電力を貯蔵することは非常に困難です。 。ますます多くの研究者が、従来の2D形式（金属の薄層）とは対照的に、いくつかの形式をとることができるが、多孔質のスポンジのような構造を持つ傾向がある3次元電池として知られているものでそれを解決することを望んでいますボックス内の液体電解質溶液中（伸縮性があり、曲げることができ、より強力なスマートウォッチバッテリーとバッテリー：グリッドパワーの最も安価な形式？を参照）。





過去数か月にわたって、 Prietoバッテリー 、フォートコリンズのコロラド州立大学からスピンアウトし、創設者のエイミープリエトが、充電と放電が可能で、充電を保持する、つまり基本的な要件を満たす最初の真の3Dバッテリーと呼ぶものを製造することに成功しました。従来のバッテリーの。 3Dバッテリーは、従来のバッテリーよりも安価に製造でき、充電が速く、安全で、小型で、環境への毒性が少ない可能性があります。さらに、軽量で柔軟性があり、ほぼ無限の形状を実現できるため、これまで想像もできなかったエネルギー貯蔵アプリケーションを提供できます。

Prietoの3D全固体電池は、今日の電池からの2つの根本的な逸脱を表しています。それは、電池の製造方法と製造方法です。ロッキーマウンテンの丘陵地帯のすぐ下にあるプリエトラボでは、一連の8つの浅い水で満たされたゴミ箱が凹んだテーブルに置かれています。ラインの隣には、さまざまな密度の銅フォームのロールを備えたラックがあります。発泡体は電池の原料であり、その上にアンチモン銅（アンチモンと混合された銅）でできた陽極が電気メッキされています。泡は非常に多孔質で、ほとんどが空気ですが、小さな破片には巨大な表面積が含まれている可能性があります。表面積を増やすと、イオンが移動しなければならない距離が短くなり、電力密度とエネルギー密度の両方が増加します。

フォームがアノードでコーティングされると、ポリマー電解質で層状になり、イオン（電子ではない）が移動できる物理的なバリアを提供します。最後に、陰極は暗くて真っ黒なスラリーの形で塗布されます。最終製品は、直径数インチ、紙の厚さのフォームバッテリーです。 Prietoバッテリーは、プラスチックポーチに密封されているため、すばやく充電でき、単位体積あたり最大2倍のエネルギーを蓄え、リチウムイオンバッテリーの不幸な過熱傾向がありません。



電池部品に多孔質材料を使用するという考えは新しいものではありません。たとえば、従来の鉛蓄電池の多くは、アノードに鉛フォームを使用しています。多孔質の内部構造で作られたバッテリー全体の概念は、海軍研究所の先端電気化学材料セクションを率いる海軍研究所の研究化学者であるDebraRolisonの仕事から生まれました。ロリソンは1990年代初頭に燃料電池用の新しい触媒材料の研究を開始し、1998年に、カソード材料を挿入して3Dバッテリーを作成できる多孔質材料であるカーボンエアロゲルで構成されるバッテリーを提案しました。彼女が最初にアイデアを提示したとき、99％の人が私が私の脳からワクワクしたと思っていたと彼女は言います。しかし、現在、多くの研究者がこの概念を追求しています。 ポルタベラマッシュルーム と 木材パルプからのセルロース 。

Prieto’sのような3Dバッテリー技術は、木材パルプから作られた弾性フォームバッテリーに取り組んでいるハーバード大学の研究者であるMax Hamediが、2Dシステムで構築できるどのバッテリーよりも優れている可能性があると言います。この作品は今爆発しているところです。

Prietoは当初から、簡単にスケールアップできる低コストの製造プロセスで一般的な材料を使用して、シンプルさを追求してきました。同社の最初の製品はフルバッテリーではなく、従来のバッテリーのグラファイトアノードに代わるドロップイン交換用の銅フォームアノードです。 9月、PrietoはIntelとのパートナーシップを発表しました。これにより、スタートアップはチップメーカーのTechnology ManufacturingGroupの専門知識を活用できるようになります。 Prietoの最初の交換用アノードは、2016年後半までに市場に出る可能性があり、その創設者は、完全なバッテリーが2018年までに続く可能性があると述べています。



もちろん、全固体電池の革新を推進している他の企業もあります。 Sakti3は、従来のシステムの2分の1から3分の1のサイズで、同じエネルギー貯蔵容量を備えたソリッドステートリチウムイオンバッテリーに取り組んでいます（画期的なバッテリーが大きな支持を得るを参照）。リチウム金属アノードを備えた全固体電池に焦点を当てたカリフォルニアを拠点とするスタートアップであるSeeoは、最近、自動車業界の主要サプライヤーの1つであるBoschに買収されました（プロトタイプバッテリーは電気自動車の航続距離を2倍にする可能性がありますを参照）。これらの会社はどちらも3Dフォームアーキテクチャを使用していません。

インテルの内部ビジネスインキュベーターのゼネラルマネージャーであるマークポンタレッリ氏は、プリエトのテクノロジーがウェアラブルの革新に貢献する可能性があると考えています。高エネルギー密度の全固体電池は、魅力的な新しい用途を可能にする可能性があります。銅フォームを使用して、デザインの空きスペースを正確に埋めるバッテリーを作成し、製品のサイズを大きくすることなく、バッテリーの寿命を延ばすことができます。

ポンタレッリが指摘するように、最初のアプリケーションは、ウェアラブルシステムや家電製品などで小規模になる可能性がありますが、電気自動車や、ある日、グリッドスケールのストレージシステムでフォームバッテリーが機能しなかった明確な理由はありません。



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