ゴムは従来の材料に取って代わり、次世代の全固体電池の主要材料になると期待されています

電気自動車（EV）が主流になるためには、使用中に爆発したり環境に害を与えたりしない、費用対効果が高く、安全で長持ちするバッテリーが必要です。ジョージア工科大学の研究者は、従来のリチウムイオン電池の有望な代替品を発見したかもしれません。ゴム.

エラストマー、または合成ゴムは、その優れた機械的特性により、消費者製品やウェアラブル電子機器やソフトロボットなどの高度な技術で広く使用されています。研究者は、材料が3D構造に定式化されると、高速リチウムイオン輸送のための超高速道路として機能し、優れた機械的靭性により、バッテリーをより長く充電し、より遠くまで移動できることを発見しました。この研究は韓国科学技術研究所と共同で実施され、ジャーナルNatureに掲載されています。

従来のリチウムイオン電池では、イオンは液体電解質によって移動します。ただし、このようなバッテリーは本質的に不安定です。わずかな損傷でも電解液に漏れ、爆発や火災につながる可能性があります。安全上の懸念から、業界は無機セラミック材料または有機ポリマーを使用して製造できる全固体電池に焦点を当てることを余儀なくされています。
「ほとんどの産業は無機固体電解質の構築に焦点を合わせています。しかし、それらは製造が難しく、高価で、環境にやさしいものではありません」と、研究チームの一員であったジョージW.ウッドラフ機械工学部の准教授であるスンウリーは言います。それは他の材料よりも優れたゴムベースの有機ポリマーを発見しました。固体高分子電解質は、製造コストが低く、毒性がなく、柔らかい特性があるため、引き続き大きな関心を集めています。しかし、従来の高分子電解質は、固体電池の信頼性の高い動作を保証するのに十分なイオン伝導性と機械的安定性を備えていません。
斬新な3Dデザインは、エネルギー密度とパフォーマンスを飛躍的に向上させます
ジョージア工科大学のエンジニアが使用ゴム一般的な問題（リチウムイオンの輸送が遅い、機械的特性が悪い）を解決するための電解質。重要なブレークスルーは、材料が頑丈なゴムマトリックス内に3次元（3D）相互接続されたプラスチック結晶相を形成できるようにすることでした。このユニークな構造は、高いイオン伝導性、優れた機械的特性、および電気化学的安定性をもたらします。
ゴム電解質は、電極表面にしっかりとした滑らかな界面を生成する単純な重合プロセスを使用して、低温で製造できます。ゴム電解質のこれらの独自の特性により、リチウムデンドライトの成長が防止され、イオンの移動が速くなり、全固体電池が室温でも確実に動作できるようになります。
ゴム、その高い機械的特性のためにどこでも使用され、私たちはより安く、より信頼性が高く、より安全なバッテリーを作ることができます。イオン伝導率が高いということは、同時により多くのイオンを動かすことができることを意味し、これらのバッテリーの比エネルギーとエネルギー密度を上げることで、電気自動車の航続距離を伸ばすことができます。

研究者たちは現在、バッテリーの性能を改善し、サイクルタイムを増やし、イオン伝導性を向上させることで充電時間を短縮する方法に取り組んでいます。これまでのところ、彼らの努力により、バッテリーのパフォーマンス/サイクルタイムが2つ改善されました。

この作業は、電気自動車のイノベーションハブとしてのジョージアの評判を高める可能性があります。世界的なエネルギーおよび石油化学企業であるSKイノベーションは、従来のリチウムイオン電池よりも安全でエネルギー集約型の次世代全固体電池を構築するための研究所との継続的な協力の一環として、電解質材料の追加研究に資金を提供しています。 SKイノベーションは最近、ジョージア州コマースに新しい電気自動車用バッテリー工場を建設することを発表しました。このプラントは、2023年までに年間21.5ギガワット時のリチウムイオンバッテリーを生産すると見込まれています。
全固体電池は、電気自動車の走行距離と安全性を大幅に向上させる可能性があります。 SKイノベーションを含む急成長中の電池会社は、全固体電池の商品化をEV市場のゲームチェンジャーと見なしています。 ＳＫイノベーションの次世代電池研究センター所長のチェ・キョンファン氏は、「ＳＫイノベーションとジョージア工科大学のスンウリー教授との共同プロジェクトを通じて、全固体電池の迅速な応用と商業化に大きな期待が寄せられている。テクノロジーの」