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バッテリー技術は飛躍的に進歩し続けています。 最近のトレンドは、寿命が長く、コストが安い水電池と水素電池です。

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より長持ちし、より高出力で、より安価なバッテリーの探索が世界中の研究室で続けられています。 リチウムイオン電池は素晴らしいものですが、充電に時間がかかり、エネルギー密度が低すぎ、発火しやすいという欠点があります。 ステランティスの CEO、カルロス・タバレス氏の言葉を信じれば、それだけでは十分ではないかのように、世界中で不足している原材料にも依存しています。

私たちのほとんどは、電池について一般的な用語で話すのに十分な知識しか持っていません (たとえば、NMC や LFP など)。しかし、世界の研究所では、電池はあらゆる種類の異なる材料を使用して製造されています。 テキサス A&M では、研究者らはコバルトとリチウムの必要性を排除する水ベースの電極の使用を研究しています。この 2 つの材料は現在主に米国外の供給源から入手されています。

テキサス A&M 化学工学教授のジョディ・ラトケンハウスと化学助教授ダニエル・テイバーは、リチウムフリー電池に関する研究結果を、次のようなキャッチーなタイトルの記事で Nature Materials 誌に発表しました。「金属を含まない水溶液のための非共役ラジカルポリマーにおける電解質の役割」エネルギー貯蔵電極です。」

研究者らは要約の中で、「酸化還元活性のある非共役ラジカルポリマーは、その高い放電電圧と速い酸化還元反応速度により、金属を含まない水性電池の有望な候補である。しかし、そのエネルギー貯蔵機構についてはほとんどわかっていない」と述べている。これらのポリマーは水性環境で反応しますが、電子、イオン、水分子が同時に移動するため、反応自体は複雑で解決が困難です…驚くべきことに、容量は電解質に応じて 1,000% も変化する可能性があり、電解質によっては、イオンにより、より優れた反応速度、より高い容量、より高いサイクル安定性が可能になります。」

テキサスA&Mのブログ投稿でラトケンハウス氏は、「水をベースにしているため、バッテリー火災はもう起こらないだろう。将来、材料不足が予想されれば、リチウムイオンバッテリーの価格は大幅に上昇するだろう。もしこの代替品があれば」と述べた。バッテリーの場合は、この化学に目を向けることができます。ここ米国で製造でき、製造するための材料もここにあるため、供給がはるかに安定しています。」

彼女は、水性電池は正極、電解質、および負極で構成されていると説明しました。 カソードとアノードはエネルギーを蓄えることができるポリマーであり、電解質は有機塩と混合された水です。 電解質は、電極との相互作用を通じてイオン伝導とエネルギー貯蔵の鍵となります。 「サイクリング中に電極が膨張しすぎると、電子をうまく伝導できなくなり、すべての性能が失われます。膨張効果のため、電解質の選択によっては、エネルギー貯蔵容量に1,000%の差があると私は考えています。」 」

彼らの論文によると、酸化還元活性のある非共役ラジカルポリマー（電極）は、そのポリマーの高い放電電圧と速い酸化還元反応速度のため、金属を含まない水性電池の有望な候補である。 電子、イオン、水分子の移動が同時に起こるため、反応は複雑で解決が困難です。

「理論と実験は、これらの材料を理解するために密接に連携することがよくあります。この論文で計算的に行っている新しいことの 1 つは、実際に電極を複数の充電状態に充電し、周囲がこの充電にどのように反応するかを確認することです」と Tabor 氏は述べています。言った。

「私たちはシミュレーションを将来のシステムに拡張したいと考えています。この種の水と溶剤の注入を推進する力が何であるかについて、私たちの理論を確認する必要がありました。」と彼は付け加えました。 「この新しいエネルギー貯蔵技術により、リチウムフリー電池への前進がもたらされます。私たちは、一部の電池電極が他の電極よりも優れた働きをする原因について分子レベルでよりよく把握しており、これにより、材料設計をどこに進めるべきかについての強力な証拠が得られます」 。」

昨年の 10 月、私たちは読者の皆様に、30 年という非常に長い寿命を持つニッケル水素電池を製造する会社である EnerVenue についてお伝えしました。 これらは自動車での使用を目的としたものではなく、エネルギー貯蔵の目的に最適化されています。 同社はバッテリーストレージ開発者に独自の利点を提供します。 同社は、自社のバッテリーのエネルギー貯蔵容量の減少が20年間で12％以下であることを保証している。 EnerVenue バッテリーの設計寿命は 30 年、充放電サイクル数は 30,000 回です。

同社は3月28日、ルイビルのすぐ東に位置するケンタッキー州シェルビー郡に100万平方フィートの新工場を建設すると発表した。 プロジェクトの第 1 段階では、年間 1 ギガワット時の生産量が提供されます。 EnerVenue は、その後の段階で国内の製造拠点全体で年間 20 ギガワット時以上に拡大するために、10 億ドルを超える投資を予定しています。

アンディ・ベシェア知事は「ケンタッキー州にエナーベニューのギガファクトリーを立地することは連邦にとっての勝利だ」と述べた。 「私たちの指導部は地域に質の高い雇用をもたらすことを優先しており、これはその取り組みが成果を上げたもう一つの例です。」

新しい工場では、生産増強の第 1 段階で 450 人のフルタイム雇用が創出されることが見込まれています。 シェルビー郡は EnerVenue に対し、25 年間で総額 2,000 万ドルの固定資産税と賃金税の還付を含む寛大な長期インセンティブ パッケージを提供しました。これは同社の多額の地元投資に見合ったものです。 ケンタッキー州もまた、EnerVenue の事業拡大の第 1 段階に対して 1,030 万ドルを超える税制上の優遇措置を提供しました。 税金還付は郡の成長を支援し、ギガファクトリーが拡大して雇用が増えるにつれて将来の発展を奨励するのに役立ちます。

EnerVenue は、安全性、耐久性、多用途性を備えたクリーン エネルギー貯蔵デバイスに対する需要が引き続き加速していると述べています。 現在、7 GWh を超える容量を約束しています。

「EnerVenueのストレージ技術に対する顧客の関心が高まる中、シェルビー郡にある新しい最先端のギガファクトリーでバッテリー生産を大幅に拡大できることに興奮している」とEnerVenueの最高経営責任者（CEO）、ヨルグ・ハイネマン氏は述べた。 「全国的な審査プロセスを経て、ケンタッキー州が当社の新しい施設を建設するのに最適な地域として浮上しました。州政府と郡政府はこの地域に製造業とクリーンエネルギーの雇用をもたらすことに尽力しており、私たちは事業を構築する際に彼らと協力することを楽しみにしています」 。」 新工場は今年末までに生産を開始する予定だ。

EnerVenue は最近、よりスケーラブルでカスタマイズ可能な構成を可能にする、同社がエネルギー貯蔵容器と呼ぶ大型バッテリー技術の第 2 世代を発表しました。 同社は、保証期間中にデバイスが定格容量の 88% 以上を維持することを約束する、簡単な 20 年/20,000 サイクルの延長保証を顧客に提供する容量保証保証で製品をサポートしています。

EnerVenue の最高収益責任者である Randy Selesky 氏は、「据え置き型ストレージ市場は何年もの間、シンプルで長期的な容量保証を求めてきました。」と述べています。 「Capacity Assurance は、EnerVenue の堅牢なテクノロジーを補完し、パートナーに運用上の信頼性と契約上の安全性の両方を提供する業界最高の約束を提供します。」

これは、ガラスとクロムのオフィスタワーの最上階にある経営幹部から直接聞いた CleanTechnica の予測です。 私たちが知っているリチウムイオン電池は、10 年以内に、スミソニアン博物館での展示にのみ適した遺物となるでしょう。 その時までにどのようなバッテリー技術が使われているかは確かなことは言えませんが、電気自動車の充電に以前は 40 分かかったとか、バッテリーの価格が高騰していたという話をすると、私たちの孫たちは目を丸くして不思議そうに見つめるでしょう。 kWhあたり数百ドル。

水電池や水素電池はその未来の一部になるのでしょうか? それに賭けないでください。

スティーブは、フロリダの自宅やフォースに導かれそうな場所から、テクノロジーと持続可能性の間のインターフェースについて書いています。 彼は「目が覚めた」ことを誇りに思っており、ガラスが割れた理由などまったく気にしていません。 彼は、3000 年前にソクラテスが言ったことを熱心に信じています。「変化の秘訣は、古いものと戦うことではなく、新しいものを構築することにすべてのエネルギーを集中することです。」

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