電池時代(中) 利用空氣的終極電池
2022/05/09
不過,氧原子不易從氧化物團塊離開,金屬鋰的起火和發熱的風險很高。由於技術開發的難度,鋰空氣電池一直被視為「終極電池」。不過,最近中國和南韓的研究人員開始找到解決課題的創意。
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中國汽車電池研究所針對鋰空氣電池,在電極的結構方面下功夫,達到了每公斤769瓦時的容量。但研究還停留在分析少量的材料階段,要製造電池,面臨的課題仍很多,但該研究所表示將來有可能用於航空宇宙産業和純電動汽車。
另外,南韓的三星電子和蔚山科學技術院為了抑制氧原子經過的部位的劣化,將有機材料改為陶瓷。這使得充放電的次數從10次以下增加至100次。雖然低於鋰離子電池的約4千次,但將在電解液的改良方面找到出路。
採用鋰的空氣電池在使用期間還會發生負極變形,容易出現短路。因此,也出現了利用其他元素、探索容量較少但容易製造的空氣電池的趨勢。
日本電池企業FDK製作了將鎳氫電池的正極改為空氣的氫空氣電池,然後將若干個這樣的電池連接起來,成功進行了充放電。只要增加連接的電池的數量,在原理上,就將超過鋰離子電池的容量。
美國的Form Energy實現了以鐵和氧工作的鐵空氣電池,計劃用於存儲以可再生能源産生的電力等用途。
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| FDK開發的氫空氣電池(圖由該公司提供) |
如果將飛行汽車製作為電動,就不需要燃燒燃料,但仍然存在究竟能否利用電池飛行等問題。要讓汽車懸浮在空中,在擔心電池用盡的同時,還必須盡可能降低電池重量。
僅從重量輕來説,主要材料採用樹脂的「全樹脂電池」也是有力競爭者。日本電池企業APB開發的新型鋰離子電池比同類型的鋰離子電池輕2成,將用於無人潛水艇。有觀點認為難以增加電池容量,但APB的CEO堀江表示「只要在電極原料等方面下功夫,即可用於飛行汽車」。
在電池的世界裏,使用空氣中的氧氣的空氣電池問世,可以説是如同利用太陽光進行光合作用的微生物給地球帶來大量氧氣一般巨大的變化。人類在18世紀工業革命以後一直借助氧氣燃燒大量的煤炭、石油和天然氣,打造了富裕的生活,但今後將不再燃燒氧氣,而是把氧氣用於電池。由於需要思路的巨大轉變,備受期待的空氣電池的開發仍面臨難題。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)草鹽拓郎
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