リチウムイオンバッテリーの容量を最大70%まで向上させる技術が開発されている

🌍 リチウムイオンバッテリーは、正極と負極の両方が層状になっています。リチウムイオンバッテリーを充電すると、正極から負極に電子が移動すると共に、リチウムイオンが電解質を通過して負極にたまっていき、電位差が発生します。反対に、放電中は電子が負極から正極へ移動し、同時にリチウムイオンが電解質を通過して負極から正極に移動します。つまり、負極にリチウムイオンがためられるほど、多くのエネルギーを蓄えられることになります。スマートフォンやノートPC、多くの電気自動車で使用されているリチウムイオンバッテリーの負極はグラファイト(黒鉛)で構成されています。バッテリーの負極内では、リチウムは6個の炭素原子に囲まれるLiC₆の形で貯蔵されています。
🌍 一方、リチウムイオンはケイ素(シリコン)とも結合し、Li₁₅Si₄を形成します。炭素は6原子でリチウムを1原子しか確保できないのに対し、4原子でリチウムを15原子も確保できるケイ素は、グラファイトよりも効率的に負極へためこむことができる材料として期待されていて、リチウムイオンバッテリーの開発者はグラファイトの代わりにケイ素を負極材料にする方法を研究してきました。
しかし、シリコン負極には充放電のたびに体積が大きく膨らんだりしぼんだりするという欠点があります。そのため、充放電のサイクルを繰り返すと負極が崩壊してしまい、電池の消耗が非常に早くなってしまいます。この欠点の解決法として、炭素とケイ素を混ぜ合わせて容量と寿命を両立する技術が確立されていて、実際にイーロン・マスクCEO率いるテスラが2016年に開発したリチウムイオンバッテリーは炭素とケイ素を混合した負極を使用しています。それでも負極中のケイ素含有量は少なく、完全なシリコン負極は完成していないというのが現状です。
「テクノロジー_2019/01/21」