20191016


カルシウムベースのバッテリーは、低い製造コストで高エネルギー密度に到達することを約束します。 この実験室規模の技術は、将来のエネルギー貯蔵システムのリチウムイオン技術を置き換える可能性を秘めています。 しかし、利用可能な電解質を使用して、カルシウム電池を室温で充電することはこれまで不可能でした。 エネルギー&環境科学ジャーナルでは、カールスルーエ工科大学(KIT)の研究者が有望な電解質クラスを提示しました。これにより、これが可能になります。 DOI10.1039 / c9ee01699f


効率的で大規模で低コストのエネルギー貯蔵システムは、ゼロエミッションモビリティと電力供給への全国的な移行を促進します。 しかし、今日の主要なリチウムイオンテクノロジーは世界規模でこのタスクを遂行することはできません、と研究プラットフォームCELEST(電気化学エネルギー貯蔵ウルム&カールスルーエセンター)のディレクターであるKITのマクシミリアン・フィヒナー教授は述べています。 ここでは、カルシウム電池やその他の貯蔵技術が研究されています。


POLiSPost Lithium StorageCluster of ExcellenceZhirong Zhao-Karger(左)とZhenyou Li(右)は、カルシウム電池用の有望な電解質の製造に成功しました。

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写真:Markus Breig / KIT

「中期的には、リチウムイオン電池は性能と製造に使用されるリソースの点で限界に達するでしょう。 これにより、エネルギーの移行にとって合理的である場合に、将来の使用が妨げられます。 製造に必要なコバルト、ニッケル、リチウムなどのリソースの可用性は限られています。」


キットがウルム大学と共同で設立したヘルムホルツ研究所ウルム(HIU)では、フィヒナーと彼のチームは代わりに代替バッテリー技術に焦点を当てています。 これらのテクノロジーは、より豊富なリソースに基づいています。 カルシウムは、リチウムとは反対に原子ごとに2つの電子を放出して受け入れることができ、リチウムと同様の電圧を供給するため、有望な候補です。「カルシウムは、地球の地殻で5番目に豊富な元素です。 地球上に均一に分布しており、安全で、毒性がなく、安価です。」


それでも、これまでのカルシウム電池の開発には大きな障害がありました。確立されたリチウムイオン技術または最近のナトリウムまたはマグネシウム技術とは対照的に、再充電可能なカルシウム電池を製造するための実用的な電解質はこれまで不足しています。 「ここ数年、実験用電解質、したがって、カルシウム電池のプロトタイプが利用可能になりました」と、研究の第一著者であるZhenyou Li博士とプロジェクトを率いるZhirong Zhao-Karger博士は言います。


どちらも、CELESTに組み込まれているKITPOLiS(ポストリチウムストレージ)Cluster of Excellenceで働いています。 「しかし、これらの電解質は摂氏75度を超える温度での充電のみを可能にし、さらに望ましくない副反応の影響を受けやすくなります。」


研究者は現在、特殊な有機カルシウム塩に基づいた新しい電解質のクラスを合成することに成功しています。これらの電解質により、室温での充電が可能になります。 研究者らは、新しい電解質テトラキス[ヘキサフルオロイソプロピルオキシ]ホウ酸カルシウムを使用して、高エネルギー密度、貯蔵容量、急速充電能力のカルシウム電池の実現可能性を実証しました。 それらの結果は、エネルギー&環境科学ジャーナル(EnergyEnvironmental Science)に報告されています。


持続可能なエネルギー貯蔵システムとしてのカルシウム電池


新しいクラスの電解質は、カルシウム電池を実験室から用途に移すための重要な基盤です。 電気自動車、モバイル電子機器、および固定ストレージシステムでは、現在主流のリチウムイオンバッテリーをいつか交換する可能性があります。 しかし、これには時間がかかる場合があります。「新しい電解質は最初の重要なステップです」とフィヒナーは強調します。 「成熟したカルシウム電池に行く方法はまだあります。」



連絡先とソース: 

カールスルーエ工科大学

引用:室温で再充電可能なカルシウム電池用の安定した効率的な電解質に向けて。 Zhenyou LiOlaf FuhrMaximilian FichtnerZhiron Zhao-KargerEnergyEnvironmental Science2019. DOI10.1039 / c9ee01699f 

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/EE/C9EE01699F#!divAbstract



https://beforeitsnews.com/science-and-technology/2019/10/new-calcium-batteries-as-sustainable-energy-storage-systems-2966411.html

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