研究者らが新しいチタンのテストに成功

金属空気電池は、低電力エレクトロニクスから大規模用途まで有望なエネルギー貯蔵デバイスとして、重要な開発ラインの 1 つです。 これらのバッテリーは、非常に高い理論的エネルギー密度、環境への優しさ、費用対効果、および安全性を提供することが期待されています。

金属空気電池に考えられるさまざまな負極候補の中で、主に亜鉛、アルミニウム、鉄、シリコンが研究の焦点となっています。 一方、チタンは活物質としてはほとんど考慮されておらず、実験結果もまだ得られていない。

現在、Forschungszentrum Jülich の研究者たちは、新しいチタン空気電池 (Ti-空気電池) の開発と実験室でのテストに成功しました。 このバッテリーは、ハイファにあるテクニオン・イスラエル工科大学の研究者と協力して開発されました。

金属空気電池は、コンパクトなサイズが重要な用途や、低コストで一般的な無毒の材料を使用する大規模な定置型貯蔵システムに特に適しています。 チタンは高価な材料として知られていますが、材料コストはリチウムよりもはるかに安いですが、アルミニウムよりは高価です。 金属は地殻内で 9 番目に頻繁に存在する物質であるため、利用可能な資源もそれに応じて豊富です。

また、チタンは比較的軽く、非常に耐性がありながら、各原子が電荷移動のために最大 4 つの電子を供与できるため、蓄電材料としても注目されています。

研究者らは、新しい非水一次チタン空気電池において、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムオリゴフルオロ水素酸塩（EMIm(HF)2.3F）室温イオン液体を適用することにより、その電気化学的ポテンシャルを電気エネルギーの貯蔵に利用することに成功した。 イオン液体は、特殊な非常に低い融点を持つ塩で構成されており、その特殊な電気的および材料的特性により、さまざまな用途に使用されます。

理論的には、チタン空気電池は、現在補聴器、制御モジュール、センサーの標準的なボタン電池として使用されている空気亜鉛電池のエネルギー密度の 2 ～ 3 倍です。 チタン空気電池の理論的に達成可能な電圧は、亜鉛空気電池の電圧と同様の範囲にあります。 実験では、Ti空気電池は最大1.2ボルトの平均セル電圧で最大0.75mA cm-2の比較的高い放電電流で正常に動作し、最大66mAh cm-2の放電容量が得られました。

研究者らは、その可能性を最大限に引き出すと、このような金属電池は、放電中に 4 つの電子が移動する唯一の金属となる独特の可能性を保持すると述べています。

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