新研究: ジェル電解質の理解が電気自動車の未来を左右する

TokyoPOSTECHの研究チームは、バッテリー技術を進歩させました。パク・スジン教授が率いるチームは、ナム・ソハさんとソン・ヘビン博士と共に、新しいゲル電解質を用いた安定した市場向けのバッテリーを開発しました。この研究成果は、ジャーナル「Small」に掲載されました。

リチウムイオン電池は電動車や電子機器でよく使用されていますが、液体電解質が火災や爆発を引き起こす可能性があります。そのため、科学者たちはより安全な選択肢を探しています。解決策の一つとしては、ゲル状の電解質を使用した半固体電池が考えられています。

ゲル電解質の利点には、優れた安定性、高いエネルギー密度、そしてより長持ちする寿命が挙げられます。

ゲル電解質を作る際、高温で長時間の加熱が必要となることが多いです。この過程で電解質が損傷し、バッテリーの効率が低下する可能性があります。さらに、ゲル電解質と電極の間の接触抵抗も問題となっています。

以前の研究では、複雑な製造方法が既存のバッテリー生産ラインに適用しにくく、商業生産においてスケールアップが困難でした。パク教授のチームは、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（DPH）と呼ばれる特別な添加剤と電子ビーム（e-ビーム）技術を利用することで、これらの問題を解決しました。

パウチ型電池の従来の製造プロセスは次のステップで構成されています：

1. 電極の準備
2. 電解質注入と組み立て
3. 活性化
4. 脱ガス

チームはガス除去後にeビーム照射という追加の工程を加えました。これにより、DPHの二重の役割が改善されました。DPHは、アノードとカソードの表面間のインターフェースを安定化させる助けをしました。さらに、eビーム照射の際に結合してポリマー構造を形成しました。

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チームの新しいバッテリーは、ゲル電解質を使用して良好な成果を示しました。通常のバッテリーと比べ、初回の数回の充放電サイクルにおける副反応から生じるガスを2.5倍減少させました。また、電極とゲル電解質がうまく適合したため、界面抵抗も低下しました。

研究者たちは1.2Ahの高容量バッテリーを開発し、55度の環境でテストを行いました。この温度では電解質の分解が促進されます。従来の電解質を使用したバッテリーは多くのガスを生成し、50サイクル後にはすぐに容量が失われました。しかし、新しいバッテリーはガスを発生させず、200サイクルを経ても1Ahの容量を維持しました。

これは大きな成功です。ゲル電解質電池が安全で、長寿命で、市場に出せることを示しています。また、既存のポーチ型電池の製造方法を利用して大量生産が可能です。

パク・スジン教授は、この新しい発見が電気自動車産業に影響を与えるだろうと述べました。また、リチウムイオン電池を使用する他の機器にも役立つと指摘しています。彼らの研究は、韓国国家研究財団の「中堅研究者支援事業」によって資金提供を受けました。

POSTECHの研究チームは、ゲル電解質電池をより安全にし、商業利用に適したものにすることを目指しています。

申し訳ありませんが、その段落を提供する必要があります。