アルミニウム電池・金属空気電池 | IoT

2015年4月6日に、スタンフォード大学の研究チームが、アルミニウムバッテリー（アルミイオン電池）の開発に成功したとのニュースがありました。スマートフォンへの充電は1分程度で完了し、約7,500回の充放電にも劣化は見られなかったとの報道がなされていました。

また、このアルミイオン電池は、正極材に折り曲げ可能なアルミニウム箔を、負極材にはグラファイトフォーム（黒鉛泡）を採用しているため、自由に曲げることが出来るそうです。さらに、リチウムイオンバッテリーのような発火や爆発の危険性もなく、ウェアラブル機器などにも活用できるとのことです。

課題としては、現在の時点では電圧が2.5Vと低くいため、実用化のために必要とされる5Vを生成する必要があること。電池容量はリチウムイオン電池の1/3程度と少ないことがありあます。容量については、クーロン効率が高い（充放電繰り返しによるアルミニウムイオンの損失が少ない）ので、この問題は解決できるだろうと楽観視されています。

2014年6月、アルミニウム空気電池で１６００ｋｍも走行できる電気自動車の開発に米Alcoa（アルコア）とイスラエルPhinergyが成功したとのニュースがありました。こ

の電池は、アルミニウムが水と反応して水酸化アルミニウムに変化する際に、電流を取り出すというものです。ただ、充電はできないので使い終わったらカートリッジを交換するそうです。ですのでこの電池は１次電池です。

充電はできませんが、水を追加するだけで電力を取り出すことができるので、非常用として保管しておき、災害時などに水を入れて非常用電源として利用することも可能です。

金属空気電池

通常の電池は、プラス極とマイナス極になる材料と電解液からなり、例えば、中学校の理科の実験では、プラス極に銅板、マイナス極に亜鉛板を使い、希硫酸を電解液として電気を起こした記憶があると思います。プラス極とマイナス極の酸化および還元という化学反応から電力を取り出しているわけです。

これに対して金属空気電池は、プラス極側の物質として、空気中の酸素を活用するというものです。プラス極の反応物質が空気ということは電池の重量をかなり減らすことができます。そのため、金属空気電池は、エネルギー密度を従来の電池よりも大きく向上させることができます。

金属空気電池の考えは決して新しいアイディアではなく、金属空気電池の一つである空気亜鉛電池は100年前に発明されています。現在ではボタン電池として使われています。ただ、製品化されているものは1次電池（充電ができない）であり、充電して繰り返し使用できる2次電池はまだ実用化に至っていません。

前述の１６００ｋｍも走行できる電気自動車につかわれたアルミニウム空気電池は、「金属空気電池」です。開発したPhinergyの説明では、金属空気電池でないアルミニウムを利用した通常の電池では、正極が電池重量の70％を占めているため、正極を空気と置き換えた「アルミニウム空気電池」によって大幅に軽量化することができたとのことです。

 

（執筆中）