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スタンフォード大、バッテリの発火/爆発を防ぐ新技術を開発

〜一定の温度で通電を遮断、温度が下がると元通りに

 米スタンフォード大学の研究者らは11日(現地時間)、リチウムイオンバッテリが加熱するとシャットダウンし、温度が下がると元通りに戻る技術を世界で初めて開発したと発表した。これによって、バッテリの発火や爆発を防げると言う。

 リチウムイオンバッテリは、非常に多くのモバイル製品などで利用されている。一般的なリチウムイオンバッテリは、2つの電極と、液体あるいはゲル状の電解質で構成されるが、短絡や過充電が起きると熱が発生し、電解質は温度が約150℃に達すると、発火や爆発を起こす可能性がある。

 この問題の対策として、電解質に発火抑制剤を追加したり、スタンフォード大自身も、2014年に温度が高くなりすぎる前に警告を発するスマートバッテリを発表している。しかし、こういった従来の策は、不可逆的なものなので、1度オーバーヒートを起こすと、発火は防げても、バッテリは使えなくなってしまう問題があった。

 それに対して今回発表された技術は、ナノ技術を使った体温計用ウェアラブルセンサーを応用し、表面から飛び出ているナノスケールサイズのトゲのついたニッケル分子を、原子1個分の厚さのグラフェンに塗布した上で、伸縮性のあるポリエチレンの薄膜に埋め込んだ。

 この薄膜を片方の電極に取り付けると、通常はニッケルのトゲ同士が触れ合っているので電気を通すが、バッテリの温度が高くなると、薄膜が風船のように膨らみ、トゲ同士が触れ合わなくなるため、これ以上電極に電気を通さなくなり、加熱を防げるという具合だ。

 実験では、バッテリを70℃に加熱すると、薄膜は即座に膨らみ、通電しなくなったが、その後温度が70℃を切ると、薄膜はしぼみ、再び通電するようになった。実験は70℃の温度で行なわれているが、この薄膜が膨張し始める温度は、薄膜の素材や埋め込むニッケル分子の量によって自由に調節できるという。

(若杉 紀彦)