電気化学：超高速で再充電可能なアルミニウムイオン電池

新しい再充電可能な電池システムを開発すれば、家電製品からグリッドストレージまで、さまざまなエネルギー応用が生み出される可能性がある。再充電可能なアルミニウム系電池は、3電子酸化還元特性によって大容量が得られるとともに、安価で可燃性の低いものとなる可能性がある。しかし、過去30年にわたる研究努力では、カソード材料の分解、1セル当たりの低い放電電圧（約0.55 V）、放電電圧プラトーがない容量挙動（1.1～0.2 Vあるいは1.8～0.8 V）、急激な容量低下（100サイクルで26～85％）を伴う不十分なサイクル寿命（100サイクル以下）など、多数の問題に直面した。本論文では、アルミニウム金属アノードと三次元グラファイト発泡体カソードを使った高速特性を有する再充電可能なアルミニウム電池を示す。この電池は、不燃性のイオン液体電解質を用いて、アノードでのアルミニウムの電気化学な析出および溶解と、グラファイトへのクロロアルミン酸塩陰イオンのインターカレーション/デインターカレーションを通して動作する。この電池は、2 V付近にはっきりと分かる放電電圧プラトーがあり、約70 mA h g⁻¹の比容量と約98％のクーロン効率を示す。このカソードによって、陰イオンの高速拡散とインターカレーションが可能になり、約4000 mA g⁻¹（約3000 W kg⁻¹と等価）の電流密度で約1分の充電時間が得られ、容量が低下することなく7500サイクル以上耐えられることが分った。

目次へ戻る