そして彼は冗談ではありません。 「温度は秘密であり、雰囲気も秘密です。圧力も秘密です」と彼は慎重に続けます。

翁氏によれば、3000℃以上の高温が必要だという。 そして、1kgの綿から200gの炭素が生成されます。 各バッテリーセルに必要な綿はわずか2gであるため、2017年に同社が購入した綿のバッチは現在も使用され続けていると同氏は述べた。

バッテリーは、2 つの電極とそれらの間の電解質という 3 つの基本コンポーネントで構成されます。

電極の 1 つは正に帯電し、カソードと呼ばれます。一方、負に帯電した電極はアノードと呼ばれます。

使用中、イオンと呼​​ばれる荷電粒子が電解質を通ってアノードからカソードに流れます。 この流れにより、バッテリーに接続された電気回路の配線に沿った電子の移動が可能になります。

PJP Eye が福岡の九州大学の研究者と協力して開発した電池では、電池からの荷電粒子であるイオンが流れる 2 つの電極のうちの 1 つであるアノードの形成に炭素が使用されています。

バッテリーが充電されている場合、イオンは一方向に移動し、デバイスに電力を供給している場合は反対方向に移動します。

ほとんどの電池は負極として黒鉛を使用しているが、PJP Eyeは、繊維産業から出る綿廃棄物から負極を製造できるため、そのアプローチはより持続可能であると述べている。

電気自動車や大規模エネルギー貯蔵システムの台頭により、今後数年間に予想される電池の膨大な需要に直面して、研究者や企業は、今日一般的になっている黒鉛電池やリチウム電池に代わる可能性のある代替品を必死で開発してきました。

PJP Eye と同様に、彼らはバッテリーの製造に、より耐久性があり、すぐに入手できる材料を使用できると主張しています。

リチウム採掘は環境に重大な影響を与える可能性があります。 金属の抽出には大量の水とエネルギーが必要で、その過程で地面に大きな傷跡が残ることがあります。

回収されたリチウムは、中国などの国で精製されるために、採掘場から長距離輸送されることがよくあります。 黒鉛は自然から採掘されたり、化石燃料から生産されたりすることもありますが、どちらも環境に悪影響を及ぼします。

情報・テクノロジー企業の市場分析会社S&Pグローバル・コモディティ・インサイツのアナリスト、サム・ウィルキンソン氏は、「バッテリー材料が採取や輸送される際に、二酸化炭素排出量がどれほど大きくなるかは容易に想像できる」と語る。

別の例は、多くのリチウムイオン電池に使用されているコバルトです。 この金属は主にコンゴ民主共和国で採掘されており、そこでの危険な労働環境が報告されています。

海水から生物廃棄物、天然色素に至るまで、考えられる天然の代替品の長いリストがあり、より簡単に入手できます。 難しいのは、デバイスがあふれる世界では非常に不可欠であるように見える市場のバッテリーと、それぞれのバッテリーが合理的に競合できることを証明することです。

PJP Eye は、バッテリーの性能を向上させ、より環境に優しいものにする可能性も提供します。

「当社のカーボンの表面積はグラファイトの表面積よりも大きいです」と翁氏は言います。 この記事では、カンブリアン ブランドのモノカーボン バッテリーの陽極化学により、既存のリチウムイオン バッテリーよりも最大 10 倍速く充電できる仕組みについて説明しています。

バッテリーの正極は「一般的な金属」酸化物でできています。 翁氏はこの金属が何であるかを正確には述べていないが、銅、鉛、ニッケル、亜鉛が含まれており、これらは入手が容易で、リチウムなどのアルカリ金属よりも反応性が低い。

同社は、両方の電極が植物由来の炭素で作られたデュアルカーボン電極電池を開発していると述べた。 この技術は九州大学の研究者らによる研究に基づいているが、電池が利用可能になるのは2025年になる見込みだ。

バッテリーをすぐに充電できることは、セルフサービス銀行の機械にとっては大きな違いではありませんが、電気自動車にとっては、旅を続けるために燃料を補給したいときに重要です。

翁氏は、中国企業Gocciaが日本企業日立と提携してPJP Eyeバッテリーを搭載した電動自転車を開発し、日本で販売される予定であると言及した。 翁はバイクの最高速度を50km/hと指定している。 1回の充電で70kmの距離を走行できます。

しかし、生物廃棄物からの炭素を使用する唯一のバッテリーというにはまだ程遠い。 フィンランドの Stora Enso は、樹木に含まれる結合ポリマーであるリグニンからの炭素を使用する電池の負極を開発しました。

一部の研究者によると、カソードとアノードの間でイオンが流れることを可能にする電解質の代わりに綿を使用することもでき、現在入手可能な固体電池よりも安定した固体電池を実現できる可能性があるという。

しかし、より大規模で潜在的に無尽蔵の自然エネルギー源を検討している人もいます。

ドイツのウルムにあるヘルムホルツ研究所の副所長ステファノ・パッセリーニ氏によると、地球の広大な海は「事実上無制限」の電池材料の貯蔵庫だという。

彼と彼の同僚は、2022年5月に発表された論文で、海水からナトリウムイオンを移送して金属ナトリウム堆積物を生成する電池の設計について説明した。これを行うために、チームはナトリウムイオンが通過できる特殊な高分子電解質を設計した。

ここで、海水は陰極または正に帯電した電極の役割を果たします。 しかし、ナトリウムはマイナスの電荷を受けないため、陽極はありません。 それは中立的な形でのみ蓄積します。

パッセリーニ氏は、過剰な太陽エネルギーや風力エネルギーをナトリウムの蓄積に利用でき、ナトリウムは必要になるまでそこに留まることができると述べている。

「エネルギーが必要なときは、プロセスを逆にして電気を生成できます」と彼は説明し、金属がどのようにして単純に海に捨てられるかを説明します。

しかし、このプロセスには困難が伴います。 つまり、ナトリウムはリチウムに非常に似ており、水と接触するとエネルギー的に反応します。 パッセリーニの言葉を借りれば、「楽しんでいる」。

したがって、災害の発生を防ぐためには、ナトリウム鉱床への海水の漏洩を確実に防止することが重要です。

この可能性により、他の研究者は、陰極のより安全な代替物として、他の多くの供給源の中でも特に私たちの骨や歯に自然に見られる物質、つまりカルシウムを探すようになりました。

たとえば、シリコンと組み合わせることでカルシウムイオンを将来の電池に輸送できるようになる可能性がある。

将来的にバッテリーに電力を供給できる可能性のある材料のリストは、ますます奇妙になっています。

米国ニューヨーク市立大学のジョージ・ジョン氏らは、植物や他の生物に含まれるキノンと呼ばれる生物色素が電池の電極として使用できる可能性を長年研究してきた。

彼らは、ヘナの木ローソニア・イネルミスに由来する、タトゥーに使用される染料であるヘナ由来の分子を用いて、有望な結果さえ得た。

「それは私たちの夢です」とジョンは言いました。 「私たちは持続可能な電池を作りたいのです。」

彼によると、障害の 1 つは天然ヘナ分子の溶解度が高いことです。 カソードとして使用すると、液体電解質に徐々に溶解します。

しかし、4 つのヘナ分子を組み合わせてリチウムを加えることで、より強力な結晶構造を持つリサイクル可能な材料を生成できるとジョンは説明します。

「結晶化度が増加すると、溶解度は減少します」と彼は説明します。

ジョン氏は、彼と彼の同僚が開発したバッテリー設計には電気自動車に電力を供給するのに十分な容量がないかもしれないが、いつかは小型のウェアラブルデバイス、たとえば糖尿病患者用の血糖値計やその他の指標に使用できる可能性があると付け加えた。

他の研究者は、新しいタイプの電池電極を生成するために、トウモロコシの廃棄物やメロンの種の殻など、さまざまな材料の使用を研究しています。 しかし、業界の需要の高まりに応えるための大規模生産が課題となる可能性がある。

実際、代替電池材料にとって常に課題となっているのは、予想される異常な需要の増加に対応することです。

コンサルティング会社ウッド・マッケンジーのアナリスト、マックス・リード氏の試算によると、現在のリチウムと黒鉛電池技術を使い続けた場合、成長する電池産業を満たすには、世界は2030年までに年間約200万トンの黒鉛を必要とするだろう。

現在、年間消費量は70万トン。

「需要は実際には3倍になるでしょう」と彼は言います。 これが、グラファイトの代替品がこれらの高い基準を満たさなければならない理由の一部です。 「どんな新しい素材でも、この規模に達するのは信じられないほど難しいでしょう。」

米国カリフォルニア州の電池技術者で科学者で、現在は独立したコンサルタントとして働いているジル・ペスターナ氏によると、グラファイトの使用を排除して製造プロセスを変更すると、非常に費用がかかり、大きなビジネスリスクを引き起こす可能性があるという。

彼女は、バイオ廃棄物の発生源が必ずしも環境に優しいとは限らないため、炭素アノードにバイオ廃棄物を使用することには懐疑的です。 たとえば、生物多様性の管理が不十分な植林地の場合がこれに該当します。

一方で、消費者が購入する製品の持続可能性を懸念しているように見える市場では、電池が生物廃棄物由来の炭素で作られているか、あるいはその他の潜在的な材料で作られているかにかかわらず、適切な供給源からの代替電池材料の方がチャンスがあるかもしれません。危険物。 より耐久性のある物質。

「これらの取り組みを実際に刺激する上で、一般の人々が重要な役割を果たすことができます」とペスターナ氏は言います。