導入：
なんと、この発明は世界の新エネルギー産業のルールを完全に覆すかもしれない！2025年2月12日、国際トップジャーナル『ネイチャー』に革命的な成果が掲載された。中国・復旦大学の彭慧生氏と高岳氏のチームが、新たなリチウム電池の「若返り」技術30年以上も前からリチウム電池の設計原理を覆し、電池寿命を10倍以上延ばすことに成功しました。一般的なリン酸鉄リチウム電池は、11,818回の充放電サイクルを経ても96%の容量を維持しています。ご存知の通り、現在市販されているリチウム電池は1,000～2,000回程度しか使用できません。
これは一体何を意味するのでしょうか？テスラはかつて6～8年ごとにバッテリー交換が必要でしたが、今では60年間交換なしで運転できるのです！iPhoneは1万回充電・放電しても電力が失われません！
バッテリー修復技術のインスピレーションは人間の治療から生まれた
この奇跡的な発見はどのようにして生まれたのでしょうか?
「人間の病気を治療するのと同じように、私たちはバッテリーの健全な部分を守りながら、バッテリーの根本的な問題を修復することに重点を置いています」と復旦大学の研究者であるガオ・ユエ氏は説明した。
もともと、リチウム電池の「劣化」の主な原因はリチウムイオンの損失でした。人体における特定の栄養素の欠乏が病気につながるのと同様に、電池も栄養失調によって性能が低下する可能性があります。研究チームの画期的なアイデアは、「患者に注射を打つように、電池内の失われたリチウムイオンを補充できないか？」というものです。
AIが主要なバッテリーバランス技術の突破口となる
しかし、適切な「注入剤」を見つけるのは容易ではありません。このキャリア分子は、極めて厳格な物理的・化学的特性要件を同時に満たさなければなりません。
- 適切な電気化学的活性と分解電圧範囲を有する。
- 電解質への溶解性が適切。
- 空気安定性、化学安定性に優れています。
- 適切な酸性度、アルカリ度、および反応速度。
- 分解生成物は安全かつ無害でなければなりません。
- 最も重要なのは、生産規模を拡大するのが安価で簡単であることです。
人工知能が重要な材料を発見
前例がなかったため、研究チームは人工知能に着目しました。彼らは分子特性をデジタル化し、機械学習を用いて膨大な有機化学、電気化学、材料工学のデータから答えを導き出しました。
努力は報われました！4年間の努力の末、ついに理想的な解決策が見つかりました。CF3SO2Li（トリフルオロメタンスルホン酸リチウム）です。この分子は小型の輸送体のようなもので、片方の端でリチウム電子を運び、輸送完了後にもう片方の端で安全にガスとして放出します。
実験結果は衝撃的でした！
実験では、この「精密処理」を受けたバッテリーは、12,000～60,000回の充放電サイクルを経ても工場出荷時の性能に近い状態を維持していました。これはバッテリー寿命の延長だけでなく、大規模な廃棄バッテリー汚染問題を解決する実現可能な技術的解決策にもなります。
さらに興味深いのは、この技術によってまったく新しい可能性が切り開かれたことです。
電圧3.0V、エネルギー密度最大1192Wh/kgのリチウムフリーカソード電池システムを実装しました。
エネルギー密度388Wh/kgの有機硫化ポリアクリロニトリル正極パウチ電池を開発。
革命的な影響
この画期的な進歩により、新しいエネルギー産業におけるゲームのルールが完全に変わるでしょう。
これにより、電気自動車の使用コストが大幅に削減され、バッテリーの廃棄によって引き起こされる環境汚染が大幅に軽減され、新しいバッテリーの設計に新たなアイデアが生まれます。最もエキサイティングなのは、このテクノロジーのコストが非常に高いことです。総バッテリーコストの 10% 未満になると予想されており、大規模な商業利用の可能性を秘めています。
研究者の高岳氏は次のように述べています。「バッテリーの寿命を延ばすためであれ、大規模な廃棄や環境汚染を防ぐためであれ、この「精密処理」は実現可能な技術的解決策を提供します。この研究は、中国の新エネルギー分野における革新力を示すだけでなく、新時代の到来を告げるものでもあります。近い将来、「バッテリー不安」は過去のものになるかもしれません。この革新的な技術の一日も早い実用化を期待しましょう！」
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投稿日時: 2025年2月28日