MITのスピンオフ企業、液体金属電池技術の商業化に近づく

masapoco
投稿日 2023年8月10日 10:33
liquid metal

マサチューセッツ工科大学(MIT)のスピンオフ企業であるAmbri社は、UL Solutionsから重要な安全認証を取得し、液体金属電池技術の商業化に一歩近づいた。同社(旧リキッドメタル・バッテリー・コーポレーション)は、2010年にマサチューセッツ工科大学の研究者がスピンオフして設立されたが、その後数年間で、Bill Gates氏を含む様々な支援者から約4,000万ドルの資金を得ている。

先月、Ambriは電力会社と初めて契約を結んだ。同社はXcel Energyと協力し、コロラド州オーロラにあるソーラータック(SolarTAC)で12ヶ月間にわたり300kWhのシステムをテストする。このシステムでは、GridNXT Microgrid Platformを使用して、風力発電や太陽光発電などの複数の発電源と、インバーター、ロードバンク、三相配電接続、通信を統合する予定だという。

各国が太陽エネルギーや風力エネルギーといった再生可能エネルギー設備の建設に取り組んでいる中、断続的な電力供給の際に送電網をサポートする長期的なエネルギー貯蔵システムの必要性が高まっている。

この目的のためにリチウムイオン電池ベースのソリューションが展開されているが、1kWhあたり405ドルという高い蓄電コストに直面している。自然エネルギーへの転換を実現するには、このコストを1kWhあたり20ドル程度まで下げる必要があると、MITの研究者たちは2019年の論文で述べている。

マサチューセッツ工科大学(MIT)のDonald Sadoway名誉教授は、こうしたコストの削減に取り組むため、その結果、液体金属電池の商業化・実用化のためにAmbri社を設立した。

リチウムイオン電池が高価なのはなぜか?

従来の電池は、固体電極と液体電解質を利用して構成されている。これらのコンポーネントは、膜やセパレーターを実装することにより、個々のユニットに分離する必要がある。

エネルギー密度を高めるために、より大きな電池パックが作られている。しかし、追加コンポーネントに関連する費用は、全体的な生産コストの上昇に寄与している。

充電と放電のプロセスを通じて、イオンは電極の内外を移動し、これらのコンポーネントの膨張と収縮をもたらす。何度も繰り返されるこの活動は、採用されている材料の劣化と、それに続く電池容量の低下をもたらす。これが、リチウムイオン電池の寿命が限られている理由である。

しかし、Sadoway氏の液体金属電池コンセプトは、必要な部品点数が少ないため、大幅なコスト削減の可能性がある。

液体金属電池の仕組み

液体金属設計は、密度の違いによって互いに積み重なる3つの別々の液体層で構成されている。最も密度が高いのは溶けたアンチモンで正極として機能し、最も軽いのはカルシウムで負極として機能する。その間を埋めるのが電解質として働く塩化カルシウム塩溶液である。

放電段階では、負極からカルシウムイオンが放出され、正極に向かって移動し、カルシウム-アンチモン合金が生成される。この放電プロセスを通じて、負極は完全に利用され、その後の充電サイクルで再生される。

この化学の利点は、電池内にメモリー効果がないことだと、この電池の開発者は主張している。彼らによれば、このバッテリーは20年間、性能の低下を経験することなく効果的に作動することができるという。

システムは2024年初頭に設置される予定だとAmbriは述べた。Xcel Energyは、この1年間の調査によって、システムの性能と能力を評価する十分な時間を得ることになる。

Ambriの共同設立者であるDonald Sadoway氏は、数千回の充電サイクルのデータがあり、これは数年間の運転に相当すると述べた。このデータをもとに、Sadoway氏は自社製品が20年間使用でき、なおかつ95%の容量を維持できると確信している。

「20年前のリチウムイオンバッテリーを持っている人を探してみてください」と彼は付け加えた。

さらに、このシステムはガスを発生・排出せず、熱暴走の可能性もなく、過充電や過放電にも強いため安全だという。また、同社のシステムは、一部のリチウムイオン電池システムで必要とされる大規模な冷却、防爆、消火設備も必要としない。


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