清華大学の王長安博士とMITの李菊博士による重要な進歩により、今日のノートパソコン、モバイル機器、その他の機器に電力を供給するリチウムイオン電池の寿命が4倍に延びることが期待されます。
この予期せぬ発見により、iPhone、iPod touch、iPad、Mac ノートブックの使用時に、充電間隔を大幅に延長しながら、Apple Watch のバッテリー寿命を 1 週間延ばせるようになる可能性がある。
驚くべきことに、忘れっぽい研究者チームが、文字通り偶然にリチウムイオン電池の寿命を4倍にする方法を解明した。
基本的に、研究者たちはバッテリーのアノードにアルミニウムを使用するという問題を解決することに成功しました。
従来のリチウムイオン電池技術では、充放電サイクル中にアノードが繰り返し膨張と収縮をするため、時間の経過とともにグラファイト電極上にリチウム化合物が蓄積し、寿命が短くなるという問題がありました。
時間の経過とともに、電極上に蓄積されたリチウム化合物は剥離し、電極表面が露出します。そうなると、バッテリーの容量は減少し始め、最終的には実質的に使用できなくなります。
そのため、MacBookやiOSデバイスに搭載されているバッテリーには、フル充電サイクルの回数が限られています。例えばiPhoneのバッテリーは、500回のフル充電サイクルで元の容量の最大80%を維持できるように設計されています。
MacBook のバッテリーサイクルカウントを確認するには、このチュートリアルをお読みください。
アルミニウムが答えだ
現在、科学者たちは長い間アルミニウム電極の使用を推進してきましたが、前述のようにアルミニウムは充電と放電の過程で膨張と収縮をするため、それを実現する方法がわかりませんでした。
研究者たちは、空気にさらされたときにアルミニウムナノ粒子の表面に酸化物コーティングが形成されるのを防ぐ方法を見つけることに焦点を当てており、硫酸とオキシ硫酸チタンの混合物にナノ粒子を浸すことで新しい外側コーティングを作成することを考えました。
これによって酸化アルミニウムが溶解し、酸化チタンに置き換わるのではないかと彼らは期待した。
数時間にわたってナノ粒子の1バッチを取り出すのを忘れた後、研究者たちは驚くべき発見をした。硫酸とオキシ硫酸チタンの混合物が内部のアルミニウムの一部を溶解し、4nmの外殻の水酸化チタンと、内部の30nmの「卵黄」のようなアルミニウムが残ったのである。
「長時間の浸漬により、アノードは膨張も収縮もせず、実際に500回以上の充電/放電サイクルを経ても同等のグラファイトアノードバッテリーの最大4倍の容量を維持するバッテリーが誕生しました」とGeek.comは説明しています。
スクリーンショットはapple.com/batteriesより。
「これらのバッテリーは使用可能寿命の点でかなり長く持続し、MITによれば、最大3倍のエネルギーを保持できます。」
このプロセスが大量生産に簡単に適用できるかどうかは不明だが、寿命が少なくとも4倍長くなった大幅に改良されたリチウムイオン電池が、近いうちにiPhone、iPad、MacBookに搭載される可能性は十分考えられる。
出典: MIT、Geek.com経由
