リチウム硫黄電池の市場投入を加速

リチウム硫黄電池は、低コストで理論上のエネルギー密度が高く、リチウム金属アノードと組み合わせると 500 Wh/kg を超えるため、高性能エネルギー貯蔵アプリケーションに有望な候補です。しかし、硫黄のポリスルフィド転移と体積変化により、サイクル中にカソードが化学的および機械的に劣化するため、耐久性の高い硫黄ベースのカソードの開発は困難でした。

サウスカロライナ大学の研究者らは、耐久性の高い硫黄カソードを製造するための簡単な電極処理法を開発し、この問題の解決に向けて大きな一歩を踏み出しました。これらの電極は、市販の硫黄、カーボンブラック、バインダーのみを使用し、他の成分を一切使用せずに、硫黄粒子バインダーを自己構造的に封じ込めるという特徴があります。

研究者らは、ストック調製段階でバインダーの溶解を制御し、硫黄粒子の周囲にバインダーと炭素シェルの多孔質構造を形成しました。これにより、可溶性ポリスルフィドを捕捉し、輸送メカニズムを遅くすることができます。この方法で得られた硫黄カソードは、リチウムポリスルフィドの輸送と活性物質の損失が大幅に減少したため、1000サイクルで74％という並外れた容量保持率を示します。表面電荷の高い電極も、優れたサイクル特性と高い容量を示しました。

研究者らは、コイン型電池を使用したプロジェクトの第 1 フェーズを完了した後、昨年これらの結果を発表しました。現在、彼らは実用的な電池の形状に移行し、商業化が可能かどうかを判断しています。チームの現在の研究は、ポケット電池に焦点を当てています。このタイプの電池は残留重量が最も少ないため、理論的にはエネルギー密度が最も高くなります。「ポケット電池は一般に、他の形状よりも軽くて薄いケースで、電池の体積と重量の大部分をエネルギーを供給するコンポーネントに割り当てます」と、化学工学助教授の Golareh Jalilvand 氏は説明します。

電池がもたらす課題はサイズが大きくなるにつれて増大しますが、USC の研究者はコイン型電池からポケット型電池への移行を迅速かつ成功裏に記録しています。「私たちは優れたエネルギー密度を備えた優れたリチウム硫黄ポケット電池を実現しました」と Golareh Jalilvand 氏は言います。「これは私たちと産業パートナーにとって最終段階であるため、私たちのポケット電池の長寿命と耐久性を見るのが楽しみです。その時点で、市場に投入できるリチウム硫黄電池が完成したと言えるでしょう。」

研究者たちは、リチウム硫黄電池は充放電時間が長いため、急速充電を必要としない用途に最適であると考えています。これには、一般に「走行距離」と呼ばれる長い放電時間を必要とし、充電ステーションに一晩置いておくことができるトラック、バス、その他の大型輸送車両が含まれます。この技術は、グリッドレベルのエネルギー貯蔵などの固定用途や宇宙用途にも大きな可能性を秘めています。

リチウム硫黄電池の性能と信頼性をさらに高めるために、ACE バッテリーの革新的なエネルギー貯蔵システムは戦略的優位性を提供します。これらの高度なを組み込むことで、バッテリーストレージソリューション 余剰エネルギーを効果的に貯蔵・活用できるため、リチウム硫黄電池の実用化と商業化が促進されます。この統合により、市場投入可能な製品への移行がサポートされるだけでなく、エネルギー インフラストラクチャの持続可能性と回復力も強化されます。