バイオベースのポリマーで構成されるリチウムイオン電池の安定したアノード材料は、電気自動車の超高速バッテリー充電を活用できます。
ネットゼロ輸送に向かって移動する圧力により、より多くの研究者が電気自動車（EV）に努力を集中しており、従来の存在する車両のより効率的な代替手段にする方法に焦点を当てています。
リチウムイオン電池の強化
改善の重要な領域の1つは、EVで使用されるリチウムイオン電池であり、安全性、耐久性、より速い充電などの領域が重要な開発です。現在、充電には最先端のEVが約40分かかりますが、ガス車は5分以内に燃料を補給することができます。
リチウムイオン電池の充電時間を短縮する1つの方法は、リチウムイオンの拡散速度を増加させることです。
これは、窒素不純物を導入することで限られた成功で達成されましたが、現在、層間距離を制御したり、ドーピング要素を集中させるための手法はありません。
バッテリーのアノード材料の最適化
今、研究者のチーム日本先進科学技術研究所（Jaist）は、リチウムイオン電池の非常に速い充電をもたらす可能性のあるアノード製造のアプローチを開発しました。
Noriyoshi教授が率いるチームは、Kaist Technical Specialist Koichi Higashimine、Jaist Research Fellow Peng、およびJaistの学生Kottisa Kottisa Sumala Patna Patna Patnaikの上級講師Rajashekar Badamの上級講師であるTatso Kaneko教授で構成されています。
彼らの研究結果はオンラインで公開されました化学通信.
それらの方法は、非常に高い窒素含有量を持つ炭素ベースのアノードを製造するための比較的単純で、持続可能で、非常に効率的な方法を構成します。アノードの前駆体材料は、生物学的起源の原料から合成できるバイオベースのポリマーであるポリ（ベンジミダゾール）です。
この熱安定材料を800°Cで固定することにより、研究者は、体重が17％の記録的な窒素含有量を持つ炭素陽極を整理することができました。彼らは、この材料の効果的な合成を確認し、走査型電子トンネル顕微鏡、ラマン分光法、X線光電子分光法など、さまざまな方法を使用することにより、その組成と構造特性を調べました。
アノードのパフォーマンスをテストし、より一般的なグラファイトと対比するために、チームはハーフセルとフルセルを構築し、電荷排出実験を実施しました。 提案されたアノード材料は、リチウムイオン動態の強化の結果として、提案されたアノード材料が高速充電に適していることが証明されたため、励みになりました。
さらに、耐久性テストは、提案された陽極材料を持つバッテリーが、3,000の充電排出サイクルが高速でサイクルした後でも初期容量の約90％を保持していることを示しました。
より速い充電バッテリーに向かって
Matsumi教授は次のように述べています。充電時間がはるかに短くなると、消費者がガソリンベースの車両ではなくEVを選択し、最終的には世界中のすべての主要都市でより清潔な環境につながることを願っています。」
提案された陽極材料のもう1つの注目すべき利点は、その合成にバイオベースのポリマーを使用することです。低炭素技術として、この材料は自然にCOを減らす相乗効果につながります2さらに排出。
Matsumi教授は次のように付け加えました。「私たちのアプローチを使用すると、迅速な電荷 - 排出能力を備えたアノード材料の構造とプロパティの関係の研究が進みます。」
ポリマー前駆体の構造の変更により、さらに最適化された性能が発生する可能性があり、これはEVSだけでなく携帯用エレクトロニクスのバッテリーにも適用される場合があります。
最後に、耐久性の高いバッテリーの開発により、希少金属の世界的な消費が減少します。
