(Pocket-lint) – スマートフォン、スマートホーム、さらにはスマートウェアラブルはますます進化していますが、電力にはまだ限界があります。 バッテリーは何十年も進歩していません。
大手テクノロジー企業や自動車メーカーは、リチウムイオン電池の限界を十分に認識しています。
携帯電話が1週間使えるようになるにはまだ時間がかかるかもしれませんが、開発は順調に進んでいます。 空中充電や30秒の超高速再充電など、もうすぐ実現するかもしれないバッテリーに関する優れた発見を集めました。 近いうちに、あなたのガジェットにもこの技術が搭載されることを願っています。
構造的なバッテリーが超軽量の電気自動車につながるかもしれない
チャルマース工科大学の研究では、バッテリーを電力のためだけに使用するのではなく、構造的な部品として使用することを検討しています。 構造部品として利用することを長年検討してきました。 これは、バッテリーに強度があるため、製品の構造部品を減らすことができるという利点があります。 負極にカーボンファイバー、正極にリン酸鉄リチウムを使用した最新のバッテリーは、25GPaの剛性を持っていますが、エネルギー容量を増やすにはまだ課題が残されています。
垂直配向カーボンナノチューブ電極
NAWA Technologies社は、「超高速カーボン電極」を設計し、特許を取得しました。 この電極は、垂直方向に並んだカーボンナノチューブを使用しており、バッテリー市場を大きく変えるものだと考えています。 この電極は、垂直配向カーボンナノチューブ(VACNT)デザインを採用しており、バッテリーの出力を10倍、エネルギー貯蔵量を3倍、バッテリーのライフサイクルを5倍にすることができるとしています。 同社は、電気自動車が主な受益者になると考えており、性能を向上させながら、二酸化炭素排出量とバッテリー製造コストを削減することができると考えています。 縄製作所によると、航続距離1000kmが当たり前になり、80％まで充電するのに5分しかかからなくなるとのことです。
A cobalt-free lithium-ion battery
テキサス大学の研究者たちは、正極にコバルトを使用しないリチウムイオン電池を開発しました。 その代わりに、マンガンとアルミニウムを使用して、89パーセントという高い割合のニッケルを使用しました。 “コバルトは電池の正極に最も少なく、最も高価な成分です」と、ウォーカー機械工学科のアルムガム・マンティラム教授とテキサス材料研究所の所長は言います。 “そして、私たちはそれを完全に排除しています」と述べています。
SVOLT unveils cobalt free batteries for EVs
電気自動車の排気ガス削減効果は広く認められていますが、電池、特にコバルトのような金属の使用についてはまだ議論があります。 中国の常州にあるSVOLT社は、電気自動車用のコバルトフリー電池を製造したことを発表しました。 レアアースの使用量を削減しただけでなく、エネルギー密度を高め、電気自動車の航続距離を800kmまで伸ばすことができるほか、バッテリーの寿命を延ばし、安全性を高めることができると主張しています。 具体的にどこでこの電池を見ることができるかはわかりませんが、ヨーロッパの大手メーカーと協力していることを確認しています。
A step closer to Silicon anode lithium-ion battery
リチウムイオン電池のシリコンが不安定であるという問題を解決するために、東フィンランド大学の研究者たちは、シリコンを使ったリチウムイオン電池を開発しました。 東フィンランド大学の研究者たちは、メソポーラスシリコンの微粒子とカーボンナノチューブを用いたハイブリッド負極の製造方法を開発しました。 最終的には、電池の負極としてグラファイトを代替し、10倍の容量を持つシリコンを使用することを目指しています。 このハイブリッド材料を使用することで、電池の性能が向上するとともに、シリコン材料は大麦若葉の灰から持続的に生産されます。
リチウム硫黄電池は、リチウムイオン電池を凌駕する可能性がある。
モナッシュ大学の研究者たちは、リチウムイオンよりも優れた、スマートフォンを5日間駆動できるリチウム硫黄電池を開発しました。 研究者たちは、この電池を製造し、特許を取得し、メーカーの関心を集めています。 同グループは、2020年にさらなる研究を行うための資金を得ており、自動車やグリッド利用に関する研究を継続するとしています。
この新しい電池技術は、リチウムイオンよりも環境への影響が少なく、製造コストも低い上に、自動車を1000km（620マイル）、スマートフォンを5日間駆動できる可能性を秘めていると言われています。
IBMのバッテリーは海水を原料とし、リチウムイオンを凌駕する
IBMリサーチによると、ニッケルやコバルトなどの重金属を含まず、リチウムイオンを凌駕する可能性のある新しいバッテリー化学を発見したとのことです。
この電池の性能は有望で、IBMリサーチによると、製造コストが安く、リチウムイオンよりも急速に充電でき、より高い電力密度とエネルギー密度の両方を詰め込むことができるなど、さまざまな分野でリチウムイオンを上回ることができるとのことです。 これらすべてが、電解質の可燃性が低い電池で実現できるのです。
IBMリサーチ社は、これらの利点により、この新しいバッテリー技術が電気自動車に適していると指摘しており、メルセデス・ベンツなどと協力して、この技術を実用的なバッテリーに発展させようとしています。
Panasonic Battery Management System
リチウムイオン電池はどこにでもあり、その使用例も増えています。 しかし、リチウムイオン電池の寿命を見極めるなど、電池の管理は困難です。 パナソニックは、立命館大学の福井正弘教授と共同で、電池の監視やリチウムイオンの残存価値の判定をより簡単に行うことができる新しい電池管理技術を開発しました。
パナソニックによると、この新技術は電池管理システムを変更するだけで簡単に適用でき、電気自動車に見られるような複数のセルが積層された電池の監視・評価が容易になるとのことです。
Asymmetric temperature modulation
研究では、400kWの充電で電気自動車の航続距離200マイルを約10分で実現することを目指した超高速充電（XFC）に一歩近づいた充電方法が実証されました。 非対称温度変調法では、高温で充電することでメッキの発生を抑えますが、10分サイクルに制限することで、バッテリーの寿命を縮める固体電解質間化合物の成長を防ぎます。 この方法は、XFC充電を可能にしながら、バッテリーの劣化を抑えることができると報告されています。
砂電池で3倍の電池寿命
この代替タイプのリチウムイオン電池は、シリコンを使用して3倍の電池寿命を実現しています。
この代替リチウムイオン電池は、シリコンを使用することで、現在のグラファイトリチウムイオン電池に比べて3倍の性能を実現しています。
カリフォルニア大学リバーサイド校の科学者たちは、以前からナノシリコンに注目していましたが、劣化が早く、大量に生産することは困難でした。 そこで、砂を使ってシリコンを精製し、粉末にした後、塩とマグネシウムを加えて粉砕し、加熱して酸素を除去すると、純粋なシリコンができあがります。 このシリコンは多孔質で立体的なので、性能が向上し、電池の寿命も延びる可能性があります。
Silanano社は、この技術を市場に投入するバッテリー技術の新興企業で、ダイムラーやBMWなどの企業から大きな投資を受けています。
Wi-Fiからエネルギーを収集
ワイヤレス誘導充電は一般的ですが、Wi-Fiやその他の電磁波からエネルギーを収集することは依然として困難です。 しかし、研究チームは、原子数個分の大きさで、非常に柔軟性の高いレクテナ（電波吸収アンテナ）を開発しました。
この二硫化モリブデンをベースにしたレクテナを機器に組み込むことで、空中のWi-Fiから交流電力を採取して直流に変換し、バッテリーを充電したり、機器に直接電力を供給したりすることができるというものです。
Energy harvested from the device owner
TENGの研究が実を結べば、あなたが次のデバイスの電源になるかもしれません。
サリー大学先端技術研究所とサリー大学の研究チームは、この技術がウェアラブル機器などの電力供給にどのように応用されるかについての洞察を示しました。
金のナノワイヤー バッテリー
カリフォルニア大学アーバイン校の研究者たちは、何度もの充電に耐えられるナノワイヤーバッテリーを開発しました。
人間の髪の毛の1000分の1の薄さのナノワイヤーは、未来のバッテリーの大きな可能性を秘めています。 しかし、これまでは充電時に壊れてしまうことが多かった。 今回の発見では、金のナノワイヤーをゲル状の電解質に入れて、それを回避することに成功しました。
固体リチウムイオン
固体電池は従来、安定性を提供していましたが、電解液の透過性を犠牲にしていました。
固体電池は安定していますが、電解液の透過性に問題がありました。
その結果、スーパーキャパシタレベルで動作し、わずか7分で完全に充放電できる、自動車に最適な電池が完成しました。
その結果、スーパーキャパシタレベルで動作し、わずか7分で完全に充放電することができます。
この固体ユニットは、マイナス30度から100度までの温度で動作することができます。
電解質材料にはまだ課題があるので、すぐに自動車に搭載されることはありませんが、より安全で高速な充電が可能な電池への正しい方向への一歩です。
Grabatグラフェン電池
グラフェン電池は、最も優れた電池の一つになる可能性があります。 Grabat社は、1回の充電で最大500マイルの走行が可能な電気自動車を実現できるグラフェン電池を開発しました。
開発を担当したグラフェナノ社によると、この電池はわずか数分で満充電にすることができ、リチウムイオンの33倍の速さで充放電することができるとのことです。
Grabat社のバッテリーが現在何らかの製品に使用されているかどうかは不明ですが、同社は自動車、ドローン、自転車、さらには家庭用のバッテリーを用意しています。
レーザーで作られたマイクロスーパーキャパシタ
ライス大学の科学者たちは、マイクロスーパーキャパシタの画期的な開発に成功しました。スーパーキャパシターを開発しました。
レーザーを使って電極パターンをプラスチックのシートに焼き付けることで、製造コストと労力が大幅に削減されます。
レーザーを使ってプラスチックシートに電極パターンを焼き付けることで、製造コストと手間が大幅に削減され、現在のバッテリーの50倍の速さで充電でき、現在のスーパーキャパシタよりも遅い速度で放電できるバッテリーが実現します。
発泡体電池
Prietoは、電池の未来は3Dだと考えています。
この電池は、可燃性の電解液を使用しないため安全であるだけでなく、長寿命、高速充電、5倍の高密度、低コスト、そして現在の製品よりも小型であることを意味しています。
Prietoは、この電池をまずウェアラブルのような小型のアイテムに搭載することを目指しています。
Prietoは、まずウェアラブルのような小さなアイテムに搭載することを目指していますが、このバッテリーはスケールアップが可能なので、将来的には携帯電話や自動車にも搭載されるかもしれません。
折りたためるバッテリーは紙のようだが丈夫
JenaxのJ.Flexバッテリーは、折りたためるガジェットを実現するために開発されました。
このバッテリーはすでに作られており、20万回以上折り曲げても性能が落ちないことを含め、安全性のテストも行われています。
uBeam over the air charging
uBeamは超音波を使って電気を伝えます。
uBeamのコンセプトは、宇宙生物学を専攻した25歳のメレディス・ペリーによって偶然発見されました。 彼女は、厚さ5mmのプレートを使って、空中でガジェットの充電を可能にする会社を立ち上げました。 この送信機は、壁に取り付けたり、装飾品にしたりして、スマートフォンやラップトップに電力を供給することができます。 ガジェットが充電を受け取るためには、薄いレシーバーが必要です。
StoreDotは携帯電話を30秒で充電します
StoreDot, テルアビブ大学のナノテクノロジー学部から生まれたスタートアップであるStoreDot社は、StoreDot充電器を開発しました。
60秒でスマートフォンを充電できる充電器を開発しました。 電池は「不燃性の有機化合物を、過電圧や発熱を防ぐ多層の安全保護構造で包んだもの」であり、爆発の心配はないという。
さらに、5分で充電でき、300マイルの航続距離を持つ電気自動車用のバッテリーを作る計画も明らかにしています。
StoreDot社のバッテリーが世界規模でいつ発売されるかは未定です。私たちは2017年に登場すると予想していましたが、発売された暁には、驚くほどの人気を博することでしょう。
透明なソーラー充電器
Alcatel社は、画面上に透明なソーラーパネルを搭載し、太陽の下に置くだけで充電できる携帯電話のデモを行いました。
実用化はまだ先になりますが、同社では「バッテリーが足りない」という日常的な問題を解決する一助になればと考えています。 この携帯電話は、通常のソーラーパネルと同じように、直射日光や標準的な照明にも対応しています。
Aluminium-air battery gives 1,100 mile drive on a charge
1回のバッテリー充電で1,100マイルの走行に成功した車があります。 この驚異的な走行距離の秘密は、空気中の酸素を正極に利用するアルミニウム・エアと呼ばれるバッテリー技術にあります。 これにより、液体を充填したリチウムイオン電池よりもはるかに軽くなり、航続距離が飛躍的に伸びました。
尿で動く電池
ビル・ゲイツ財団は、尿で動く電池を発見したブリストル・ロボティクス研究所のさらなる研究に資金を提供しています。 この電池は、スマートフォンを充電するのに十分な効率性を持っており、すでに科学者たちはそれを披露しています。
Microbial Fuel Cell（微生物燃料電池）は、微生物が尿を取り込み、分解して電気を出力します。
音で動く 携帯電話
英国の研究者は、周囲の音を使って充電できる携帯電話を作りました。
このスマートフォンは、圧電効果と呼ばれる原理で作られており、周囲の音を拾って電流に変換するナノジェネレータが作られています。
ナノロッドは人間の声にも反応しますので、おしゃべり好きなモバイルユーザーは、話しながら自分の携帯電話に電力を供給することができるのです。
20倍の速さで充電、ライデン・デュアル・カーボン・バッテリー
パワー・ジャパン・プラスは、ライデン・デュアル・カーボンという新しいバッテリー技術をすでに発表しています。
この電池は炭素材料を使用しているため、現在の代替品よりも持続可能で環境に優しいものとなっています。
この電池は炭素材料を使用しているため、現在の代替品よりも持続可能で環境に優しいです。 また、3,000回の充電が可能な耐久性を持ち、火災や爆発の可能性が低い安全性も備えています。
ナトリウムイオン電池
日本の科学者たちは、スマートフォンのバッテリーのようにリチウムを必要としない新しいタイプのバッテリーを研究しています。
ナトリウムイオン電池の研究は、リチウムに代わる安価な電池を見つけるために、80年代から行われてきました。 地球上で6番目に多い元素である塩を使うことで、より安価な電池を作ることができます。 今後5～10年の間に、スマートフォンや自動車などへの実用化が期待されています。
Upp水素燃料電池充電器
Upp水素燃料電池ポータブル充電器は、現在発売中です。
1個の水素電池で、携帯電話を5回フル充電できます（1個あたり25Whの容量）。 副産物は水蒸気だけです。
消火器付きバッテリー
リチウムイオン電池は発熱、発火、爆発することも珍しくありません。 サムスンのGalaxy Note 7に搭載されているバッテリーはその典型例です。 スタンフォード大学の研究者は、消火器を内蔵したリチウムイオン電池を開発しました。
この電池は、電子機器の難燃剤として一般的に使用されているリン酸トリフェニルという成分をプラスチック繊維に添加し、正極と負極を分離しやすくしています。 電池の温度が150℃以上になると、プラスチック繊維が溶けて、リン酸トリフェニルという化学物質が放出されます。 この新しい方法では、0.4秒で電池の発火を防ぐことができるという研究結果が出ています。
爆発しても安全なバッテリー
リチウムイオン電池は、非常に揮発性の高い液体を使用しています。イオン電池は、負極と正極の間に、かなり揮発性の高い液体電解質の多孔質材料層を挟んでいます。 マサチューセッツ州タフツ大学の研究者であるMike Zimmerman氏は、リチウムイオン電池の2倍の容量を持ちながら、固有の危険性を持たない電池を開発しました。
ジマーマンの電池は、クレジットカード2枚分よりわずかに厚いだけの驚くべき薄さで、電解質液を同様の特性を持つプラスチックフィルムに置き換えています。 電解液を似たような性質を持つプラスチックフィルムに置き換えたもので、突き刺したり、切り裂いたりすることにも耐えられ、燃えないので熱にさらすこともできます。 この技術が市場に出るまでには、まだ多くの研究が必要ですが、より安全な選択肢があることを知っておくことは良いことです。
Liquid Flow batteries
ハーバード大学の科学者たちは、中性pHの水に溶解した有機分子にエネルギーを蓄える電池を開発しました。
この技術がスマートフォンなどに搭載されることはないでしょう。なぜなら、フロー電池に関連した液体溶液は、大きければ大きいほどよい、大きなタンクに貯蔵されるからです。 風力や太陽光などの再生可能エネルギーによるエネルギーを蓄える理想的な方法になると考えられています。
実際、スタンフォード大学の研究では、フロー電池に液体金属を使用して、従来のフロー電池の2倍の電圧を実現するという大きな成果を上げています。
IBMとスイス連邦工科大学チューリッヒ校は、モバイル機器に使用できる可能性のある、より小型の液体フロー電池を開発しました。 この新しい電池は、部品に電力を供給するだけでなく、同時に部品を冷却することもできるとしています。 2社は、このタスクに適した2つの液体を発見し、1平方センチメートルあたり1.4ワットの電力を生成するシステムに使用する予定です。
Zap&Go Carbonion battery
オックスフォードに拠点を置く企業ZapGoは、今すぐにでも消費者が使用できる初の炭素イオン電池を開発・製造しました。 炭素イオン電池は、スーパーキャパシタの超高速充電機能と、リチウムイオン電池の性能を兼ね備えており、しかも完全にリサイクル可能です。
同社は、5分でフル充電でき、2時間でスマートフォンをフル充電できるパワーバンク充電器を開発しました。
空気亜鉛電池
シドニー大学の科学者は、空気亜鉛電池を現在の方法よりもはるかに安価に製造する方法を思いついたと考えています。 空気亜鉛電池は、リチウムイオン電池に比べて、発火しないという点で優れていると言えます。
シドニー大学は、高価な部品を必要とせず、むしろ安価な代替品を使って空気亜鉛電池を作ることに成功しました。 より安全で安価な電池が登場するかもしれません！
スマートな衣服
サリー大学の研究者たちは、衣服を電力源として利用できる方法を開発しています。 このバッテリーは、トライボエレクトリックナノジェネレーター（TENGs）と呼ばれ、動きを蓄積エネルギーに変換します。
この技術は、衣服以外にも応用できます。歩道に組み込んで、人が常にその上を歩くことで電気を蓄え、それをストリーランプの電源にしたり、車のタイヤに組み込んで車の電源にしたりすることができます。
伸縮自在のバッテリー
カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアは、汗から電気を生成する伸縮自在のバイオ燃料電池を開発しました。
Samsung’s graphene battery
Samsungは、現在のリチウムイオン電池の容量を45％増加させ、現在の電池よりも5倍速く充電することができる「グラフェンボール」の開発に成功しました。
このグラフェンボールは、現在のリチウムイオン電池の容量を45%向上させることができます。
また、サムスンは、スマートフォン以外の用途として、摂氏60度までの温度に耐えられることから、電気自動車にも使用できるとしています。
現行のリチウムイオン電池をより安全に、より速く充電
ウォーリック大学WMGの科学者たちは、現行のリチウムイオン電池を、現在推奨されている限界値よりも最大5倍速く充電することができる新技術を開発しました。
この技術は、現在の方法よりもはるかに正確に電池の温度を常時測定します。
科学者たちは、現在の電池が性能に影響を与えたり過熱したりすることなく、実際に推奨限界を超えて充電できることを発見しました。
科学者たちは、現在のバッテリーが推奨限界を超えても、性能や過熱に影響を与えないことを発見しました。