電動化の時代において、私たちは充電式バッテリーを当たり前のものと考えています。携帯電話やラップトップからハイテクカメラに至るまで、これらのバッテリーには 1 つの共通点があります。それらはすべてリチウムでできています。
リチウムイオン電池（Li-ion）は近年世界を席巻しています。これらは現在最も人気のある蓄電池オプションであり、世界の電力網市場の 90% 以上を支配しています。そして、エネルギーを長期間効率的に蓄えます。
しかし、今日の最も注目すべき用途は電気自動車です。
過去 10 年間でリチウムイオン電池の生産量が急増したことにより、価格が 85% 下落し、電気自動車は史上初めて商業的に実現可能になりました。
電池は化石燃料に依存しない未来への道を切り開きます。これは気候変動を遅らせたい場合に非常に重要です。
しかしリチウムは最も環境に優しいものではありません私たちが使用できる化学元素。南米では、膨大なリチウム埋蔵量がガロン単位で水を使い果たしており、地元住民の間で水に関連した壊滅的な紛争を引き起こしている。 1トンのリチウムを生産するにはなんと220万リットルの水が必要です。
リチウムの抽出は土壌にも悪影響を及ぼし、大気汚染を引き起こす可能性があります。
多くの人が、リチウムイオン電池はリサイクルできることを指摘していますが、これは、毎回マイニングを行う必要がなく、繰り返し使用できることを意味するため、確かにプラスです。
しかし、これはまだ普遍的に確立された慣行ではなく、近年のバッテリーリサイクルの進歩はわずかです。したがって、リチウム電池に依存し続けるのであれば、これを改善する必要があります。マリオ・パリアーロが言うように、最近の研究、「LIBの再利用とリサイクルはもはや選択肢ではなく、バッテリーとバッテリーEVメーカーの両方にとって避けられない必要性です。」
その間、多くの人が代わりを探しています。特に、需要に応えるのに十分な原材料を見つけられるという保証はないからです。
電池のリチウムの代わりに何が使えるでしょうか?
塩
塩、またはナトリウムは、化学的にはリチウムに近いものです。非常によく似た元素ですが、環境への影響は同じではないため、置き換える可能性があります。
解決策はナトリウムイオン電池かもしれません。ナトリウムイオン技術は希少な資源を消費せず、その製造には希少なリチウム塩は必要ありません。単純な食卓塩で十分です。
ただし、ナトリウムはリチウムの3倍重いため、ナトリウムイオン電池も重くなります。ナトリウム電池はセル電圧が低いため、出力も低下する可能性があります。
海水
塩電池が必要なら、なぜ海水を使わないのでしょうか?ドイツのカールスルーエ工科大学のチームがプロトタイプを開発した海水をベースにしたバッテリー。
主任科学者のステファノ・パッセリーニ氏によると、同社はすでに韓国の投資家からの関心を集めているという。
世界の海洋には推定 1,800 億トンのリチウムが存在します。しかし、リチウムは希釈されているため、研究者らは、リチウムを有効利用するために、リチウムから海水を選択的に抽出するために数多くのフィルターを考案している。
鉄
鉄はおそらく強力なリチウムの代替品になる可能性があります。この化学元素は、科学用語で「還元電位」を意味する「酸化還元電位」がより優れていると考えられています (効率はすぐには失われません)。
昨年9月、「鉄電池のブレークスルーはリチウムのランチを食いつぶす可能性がある」と題する記事が雑誌に掲載された。ブルームバーグ。この記事は、「鉄流化学」に依存したバッテリーを記録的な額で購入している米国オレゴン州のクリーン エネルギー会社に焦点を当てています。
これらは再生可能エネルギーをより長期間貯蔵できるようで、「カリフォルニアの停電やヨーロッパの記録的なエネルギー価格の原因となっている信頼性の問題の一部を克服するのに役立つ」可能性がある。
鉄流電池の唯一の制限は、リチウム電池よりもはるかに大きいことです。これは、スマートフォンやラップトップ、さらには電気自動車では使用できないが、グリッドストレージの実用的なオプションとしてはうまく機能する可能性があることを意味します。
シリコン
多くの科学者はシリコンを電池を変える重要な成分として宣伝しています。それはリチウムに代わるものではありませんが、リチウム電池に添加されることになるので、長期的にはより安価でより効果的になることを意味します。
現在、リチウムイオン電池はその内部の主要成分としてグラファイトを使用しています。グラファイトは、互いに積み重なった複数の炭素層で構成されています。また、従来のリチウムイオン電池では、リチウムイオンが層間の空いた空間をすり抜けて損失を引き起こす可能性があります。
グラファイトをシリコンに置き換えれば、より軽量で安全なバッテリーが実現する可能性がある。
「リチウムイオン電池の負極としてのシリコンは、研究者にとっての「聖杯」この分野では」と、米国サウスカロライナ州クレムソンナノマテリアル研究所所長の専門家アパラオ・M・ラオ教授は述べている。
マグネシウム
マグネシウムは、将来のバッテリーの潜在的に強力な成分として現在研究されています。これは、リチウムとナトリウムの両方を超える +2 のかなりの電荷を運ぶことができる元素です。
マグネシウム金属で作られた電池は、今日のリチウムイオン電池よりもエネルギー密度が高く、安定性が高く、コストが低い可能性があると科学者らは述べている。一つの研究。
マグネシウムには別の利点もあります。リチウムの場合は 1 つの電子と比較して、マグネシウムの各原子はバッテリーの放電段階で 2 つの電子を放出します。これにより、ほぼ 2 倍の電気エネルギーを供給できる可能性があります。
麻
衣料品、建材、食品、さらには自動車部品にまで使用されるこの植物と持続可能な繊維は、より安価で安全で環境負荷の少ない電気自動車用バッテリーの重要な構成要素となる可能性がある。
提案者の一人はテキサスに本拠を置くスタートアップ企業ですベンプ・リサーチ・コーポレーション、電池の代替品を開発した会社です。ベンプ社は、リチウム硫黄電池技術の形で「麻から作られた炭化ホウ素」の略称であるB4C麻を開発、商品化するための投資を獲得しようとしている。
同社は、ヘンプの商業用途がコスト、重量、拡張性、性能、リサイクル性の点でリチウムイオン電池の課題を克服すると述べている。
