研究者チームは、 Erik Jonsson工学コンピューターサイエンス学科 テキサス大学ダラス（UTD）とノーステキサス大学では、 環境に安全な高出力バッテリ バッテリーの寿命を最大5倍長くする可能性があります。

ほとんどのスマートフォンと電子機器は、特に長持ちしないタイプの充電式バッテリーであるリチウムイオンバッテリーを使用しています。 スマートフォンでは、リチウムイオンバッテリーが約1日持続することがあり、多くの場合、ユーザーはバッテリーが切れるという不便さを抱えています。

この制限に対処するために、研究者らはリチウムイオン電池の2倍のエネルギーを蓄えるタイプのリチウム硫黄電池を使用する方法を開発しました。

研究はジャーナルに発表されています 自然ナノテクノロジー.

なぜリチウム硫黄ですか？

リチウム硫黄電池は、長い間、電池寿命の進歩の望ましい段階と考えられてきた。

研究者らによると、リチウム硫黄電池は、リチウムイオン電池に比べて製造コストが低く、重量が少なく、環境にも優れています。

「通常、コバルトおよびニッケル金属は、従来のリチウムイオン電池に使用されます」と述べました 黄正雄、UTDの材料科学工学部のポスドク研究員。 「これらの材料は自然に金属酸化物の形で存在し、使用するために強酸を使用して金属元素に還元する必要があります。 還元プロセスの副産物の廃棄が適切に処理されない場合、環境に有害です。 対照的に、硫黄は自然に元素の形で存在します。」

さらに、リチウム硫黄電池は、リチウムイオン電池の約3〜5倍の容量を有し、 キョンジェ「KJ」チョ、材料科学と工学の教授とUTDのマルチスケールシミュレーションラボのディレクターは、声明で述べた。

理論的には、これはあなたのスマートフォンバッテリーが現在3時間しか持続しない場合、リチウム硫黄電池で15時間に9時間続くことができることを意味します。

残念なことに、リチウム硫黄電池はそれ自体の課題を提示する。

リチウム硫黄電池の問題

リチウム硫黄電池の1つの問題は、硫黄が導電性が悪く、非常に迅速に不安定になる可能性があることである。

さらに、リチウム硫黄電池の電極はしばしば破壊されるため、これらの電池が一般に使用されない理由が説明されています。

科学者たちは、電極を破壊して電池を導通状態に保つのを避けるために、一方の電極にリチウム金属を、他方に硫黄を入れて、これらの問題を解決しようとしました。 リチウム金属はしばしば不安定であり、硫黄は絶縁性が強すぎるため、これらの試みは失敗している。

ソリューション

しかし、UTDの研究者は、これらの問題を回避する方法を考え出している。 彼らの新しい技術は、一方の電極上により多くの導電性を作り出す硫黄 - 炭素ナノチューブ物質と、他方の電極の安定性を作り出すナノ物質コーティングとを生成することができる。

研究者らは、モリブデン、高強度の電力で一般的に使用される金属元素は、硫黄の2つの原子と組み合わせると、スパイダーウェブのシルクよりも薄いコーティングの厚さを調整する材料を作成できることを発見した。

彼らは安定性を改善し、硫黄中の導電率の問題を助け、最終的にはより大きな出力密度を提供することを発見しました。

研究者らは、この技術はリチウム硫黄電池を商業的に実行可能にするために必要とされているものと確信しています。

「これは誰もが長い間探していたものでした」とチョーは声明で述べた。 「それは突破口です。 副反応を抑制しようとしています。 それは保護技術です。」

潜在的なアプリケーション

この技術は、われわれが知っているように電池寿命を変える可能性がある

「私たちはこれを次のステップに進めており、材料を完全に安定化し、実際の実用的な商業技術に持ち込みます」とチョーは声明で述べました。

研究者らは、リチウム硫黄電池は多くの電気的用途を有すると考えている。

「硫黄は軽量ですが、体積が大きいです」とファンは言いました。 「したがって、体積よりも重量が重要な場所にリチウム硫黄電池を適用できます。 可能なアプリケーションの1つは、無人航空機（またはドローン）です。これは、スマートフォンほど小さくする必要はありませんが、軽量でなければなりません。 また、リチウム硫黄電池は従来のリチウムイオン電池よりも安価であるため、グリッドエネルギー貯蔵などの電気エネルギーの大規模な貯蔵に適用できます。」