ソリッドステートバッテリーとは何ですか？また、バッテリー寿命の問題を解決するのでしょうか。

モバイル技術は指数関数的に電力が増加していますが、バッテリー技術は追いついていません。私たちは、従来のリチウムイオンおよびリチウムポリマー設計ができることの物理的限界に達しています。解決策は、ソリッドステートバッテリーと呼ばれるものかもしれません.

固体電池とは?

従来の電池設計において、最も一般的には、リチウムイオン２固体金属電極は、電解質として作用する液体リチウム塩と共に使用される。イオン粒子は、電池が充電されると一方の電極（カソード）から他方の電極（アノード）へ、そして放電するにつれて逆方向に移動します。液体リチウム塩電解質は、その動きを可能にする媒体です。バッテリーが腐食したり、穴が開いたりするのを見たことがある方は、液体電解質が滲み出す（あるいは爆発する）ことがあります。.

固体電池では、正極と負極の両方およびそれらの間の電解質は、金属、合金、または他の何らかの合成材料の固体片である。 「ソリッドステート」という用語はSSDデータドライブを思い出させるかもしれませんが、それは偶然の一致ではありません。小型のモーターを搭載した回転する磁気ディスクにデータを保存する標準のハードドライブとは対照的に、ソリッドステートストレージドライブはフラッシュメモリを使用します。.

固体電池のアイデアは何十年も前から出回っていますが、それらの開発の進歩は始まったばかりで、現在はエレクトロニクス会社、自動車メーカー、そして一般産業のプロバイダーからの投資によって促進されています。.

ソリッドステート電池の優れた点?

固体電池は、液体でいっぱいのいとこに比べていくつかの明確な利点を約束します：より良い電池寿命、より速い充電時間、そしてより安全な経験.

固体電池は、電極を液体電解質に懸濁させる代わりに、アノード、カソード、および電解質を３つの平らな層に圧縮する。つまり、大型の液体ベースのバッテリーと同じくらい多くのエネルギーを保持しながら、サイズを小さくしたり、少なくともフラットにしたりすることができます。そのため、携帯電話やラップトップのリチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池を同じサイズのソリッドステート電池と交換した場合、充電時間がはるかに長くなります。あるいは、同じ電荷を保持するデバイスをもっと小さくしたり薄くしたりすることができます。.

有毒で可燃性の液体をこぼしたり、従来の充電式電池ほど多くの熱を出さないため、固体電池もより安全です。現在の電子機器あるいは電気自動車さえも駆動する電池に適用されると、それらははるかに速く再充電するかもしれません、そして、あまりにもイオンは陰極から陽極へもっとずっと速く動くかもしれません.

最新の研究によると、ソリッドステート電池は容量の点で従来の充電式電池よりも500％以上性能が優れており、10分の1の時間で充電することができます。.

短所は何ですか?

固体電池は新しい技術であるため、製造するのに非常に高価です。実際には非常に高価なので、執筆時点では、それらは主要な消費者向け電子機器には搭載されていません。 2012年に、フロリダ大学のソフトウェア分析および先端材料処理部門のために書いているアナリストは、典型的な携帯電話サイズのソリッドステートバッテリーが製造するために約15,000ドルかかるだろうと見積もりました。電気自動車に電力を供給するのに十分な大きさのものは10万ドルかかる.

あなたの携帯電話を動かすのに十分な大きさの固体電池を作ることは今日何千ドルもの費用がかかります.

その理由の1つは、規模の経済が整っていないためです。現在、毎年何億もの二次電池が製造されているため、材料や機器の製造コストは巨大な供給ラインに分散しています。固体電池を研究している会社や大学はほんの少ししかないので、それぞれを製造するためのコストは天文学的です。.

もう一つの問題は材料です。従来の充電式電池に使用される様々な金属、合金、および金属塩の特性はよく知られているが、我々は現在、金属アノードとカソードとの間の固体電解質のための最良の化学組成および原子組成を知らない。現在の調査ではこれを絞り込んでいますが、材料を収集または合成して製造プロセスに投資する前に、信頼性の高いデータを収集する必要があります。.

いつソリッドステートバッテリーを使用するようになりますか?

すべての新しいテクノロジと同様に、いつ手に入れるかを推測するのはせいぜい当て推量です。.

固体電池を消費者市場に投入するために必要な研究に多くの巨大企業が投資していることは心強いことですが、近い将来大きな飛躍的進歩を期待しても、大きな飛躍があるかどうかは言い難いです。少なくともある自動車会社は、2023年までに自動車に車を入れる準備が整うだろうと言っていますが、その自動車の価格はいくらと推測していません。 5年間は楽観的すぎるようです。 10年はもっとありそうです。材料が決着し製造プロセスが開発されるまでには20年以上かかるかもしれません.

しかし記事の冒頭で述べたように、従来のバッテリー技術は壁に突き当たっています。そして、研究開発に拍車をかけるための潜在的な売上高のようなものは何もありません。ガジェットを使用したり、すぐにソリッドステートバッテリーを搭載した車を運転することができる可能性があることは、少なくともわずか（非常に、わずかに）可能です。.

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