Photo：新しいバッテリーの素材／MIT。なお、サイトトップの画像はリヒテンベルク図形。Wikimedia Commonsより
現在ノートパソコン等に使用されているリチオムイオンより100倍速く充電できるという新しいバッテリー素材が開発された。
マサチューセッツ工科大学(MIT)で開発されたこの研究は、10秒で充電可能な、携帯電話サイズのバッテリーを生み出す可能性がある。
「これまで数時間かかっていたバッテリーの充電と放電を数秒間で行なえる能力によって、新たな工学的用途が生まれ、生活スタイルの変化につながるだろう」と、材料科学を専門とする研究者であるGerbrand Ceder氏とByoungwoo Kang氏は、『Nature』誌の3月11日号に掲載された論文に書いている。
エネルギー貯蔵においては、材料が蓄積できるエネルギーの量と充放電時間は、常に両立しないものだった。バッテリーはエネルギーの蓄積に関してはかなり優秀(石油とは比較にならないものの)だったが、エネルギーの入出力には難しい点があった。ウルトラキャパシタと、同類のスーパーキャパシタは非常に迅速に大量の充電を行なえるが、同程度のバッテリーと同量のエネルギーを蓄積するのに、20倍の材料が必要となる。
[ウルトラキャパシタやスーパーキャパシタは、電気二重層コンデンサとも呼ばれる。電気二重層という物理現象を利用することで蓄電効率が著しく高められたコンデンサ(キャパシタ)]
今回の新しいバッテリー素材は、イオンがリン酸鉄リチウムの周りを動き回る際の「高速レーン」を作ることで、上述の問題を解決しているようだ。以前の材料に特殊な表面コーティングを施すことで、ほとんど想像できないような速度でイオンがバッテリーの中を疾走できるようにしている。
Ceder氏はこのバッテリーが2〜3年以内に市場に出ると考えている。この技術はすでに2つの企業によってライセンスされている。
ただし、疑問は残る。米国立リニューアブル・エネルギー研究所のRob Farrington氏は、高速充電は確かに便利だと指摘しながらも、それには大量の電流をバッテリーに流して高熱化させることになり、結果としてバッテリーの寿命が短くなるのではないかという懸念を示した。
MITの2人の研究者による『Nature』誌の論文には、充電を50回繰り返した場合のデータしか示されていないが、「バッテリー容量はほとんど減っていない」という非常に期待のできる結果が出ている。
だがノートパソコンの所有者なら誰でも知っているように、充電回数が増えれば増えるほど、バッテリーに充電される電力量は少なくなる。2年前には喫茶店で3時間使えたバッテリーが、今では1時間半しか持たない。
ウルトラキャパシタが他のどのバッテリーよりも優位に立ちそうなのが、まさにこの点だ。
「1日に何度も充電と放電を繰り返す必要のある用途は多数存在するが、そうした用途において、ウルトラキャパシタはその強みを発揮する」と、MITでカーボン・ナノチューブベースのウルトラキャパシタを開発する研究プロジェクトを率いるJoel Schindall氏は述べる。
ウルトラキャパシタの生産者たちはこうした強みを携えてニッチ市場に進出しているものの、重量または容量当たりでリチウムイオン・バッテリーとほぼ同量のエネルギーを蓄積するウルトラキャパシタをなかなか生み出せずにいる。
Schindall氏の研究プロジェクトが話題になったのは、『MIT Technology Review』が「この画期的な技術によって、電子機器の充電が数分で完了し、バッテリー交換が不要になり、ハイブリッド自動車の価格が一気に下がる可能性がある」と絶賛した2006年のことだった。
{この翻訳は抄訳です}
参考論文: "Battery materials for ultrafast charging and discharging" by Byoungwoo Kang & Gerbrand Ceder doi:10.1038/nature07853
[日本語版：ガリレオ-天野美保]
WIRED NEWS 原文(English)
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