スタンフォード: リチウムイオン電池の集電体の重量を 80% 削減しました。エネルギー密度は 16 ～ 26% 増加します。

スタンフォード大学とスタンフォード線形加速器センター (SLAC) の科学者たちは、リチウムイオン電池を縮小して重量を減らし、貯蔵のエネルギー密度を高めることを決定しました。これを実現するために、彼らは外側のキャリア層を再設計しました。幅の広い銅やアルミニウムのシートの代わりに、ポリマーの層で補った細い金属のストリップを使用しました。

高い投資コストをかけずにリチウムイオンのエネルギー密度を向上

リチウムイオン電池は、充放電層、電極、電解質、電極、集電体の順で巻かれた構造になっています。外側の部品は、銅またはアルミニウム製の金属箔です。それらは、電子がセルを離れてセルに戻ることを可能にします。

スタンフォード大学と SLAC の科学者は、コレクターの重量がリンク全体の重量の数十パーセントであることが多いため、コレクターに焦点を当てることにしました。銅シートの代わりに、銅の細いストリップを備えたポリマーフィルムが使用されました。コレクターの重量を最大 80% 削減することが可能であることが判明しました。

古典的な円筒形のリチウムイオンセルは、いくつかの層からなる長いロールです。スタンフォード大学と SLAC の科学者は、電荷を収集して伝導する層 (集電体) を減らしました。銅板の代わりに、不燃性化学物質を豊富に含むポリマー銅板を使用しました (c) Yusheng Ye / Stanford University

それだけではありません。発火を防ぐ化合物をポリマーに添加すると、要素の可燃性が低くなり、重量も軽くなります。

スタンフォード氏: リチウムイオン電池の集電体の重量を 80% 削減しました。エネルギー密度は 16 ～ 26 パーセント増加します。

古典的なリチウムイオン電池とアメリカの研究者が開発した集電体で使用される銅箔の可燃性 (c) Yusheng Ye / Stanford University

研究者らは、再設計されたコレクターにより、セルの重量エネルギー密度を 16 ～ 26 パーセント増加させることができる (= 同じ単位質量でエネルギーが 16 ～ 26 パーセント増加する) 可能性があると述べています。だということだ 同じ体積と電力容量のバッテリーは、現在のものより 20% 軽量化できます。.

過去にもリザーバーを最適化する試みが行われてきましたが、リザーバーを変更すると予期せぬ副作用が発生しました。セルが不安定になったか、より[高価な]電解液が必要になりました。スタンフォードの科学者によって開発された亜種は、そのような問題を引き起こしていないようです。

これらの改善は初期の研究段階にあるため、2023 年より前に市場に投入されるとは期待できません。しかし、彼らは有望に見えます。

テスラが金属層の電荷を収集するという興味深いアイデアを持っていることも付け加えておく価値があります。薄い銅ストリップをロールの全長に沿って使用し、XNUMX か所 (中央) だけで引き出すのではなく、カットされたオーバーラップエッジを使用してすぐに引き出します。これにより、電荷の移動距離 (抵抗!) がはるかに短くなり、銅によって外部への熱伝達がさらに促進されます。

スタンフォード氏: リチウムイオン電池の集電体の重量を 80% 削減しました。エネルギー密度は 16 ～ 26 パーセント増加します。