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NASAはSABRESでより良い、より安全なバッテリーを作成しようとしています

2021-06-16
トピック:
バッテリー技術、NASA
ジョン・グールド、NASA、2021年4月11日



この図に示すような明日の電動推進航空機に電力を供給するためには、今日のモデルよりも安全な新しいバッテリー設計が必要になります。 SABRESと呼ばれるNASAの研究プロジェクトは、使い慣れた素材とエキゾチックな素材の両方を組み合わせて、より優れたバッテリーを構築する新しい方法をテストしています。クレジット:NASA

携帯電話、タブレット、またはラップトップのバッテリーの問題に対処することは、イライラする可能性があります。

バッテリーは日常生活のいたるところにありますが、それでも多くのバッテリーが故障や故障に見舞われています。より頻繁に充電する必要があるという小さな不便さは、費用のかかる修理や新しいデバイスの購入につながる可能性さえあります。ホバーボードや車などの大型電子機器のバッテリーは、発火することさえあります。

現在、航空の持続可能性がますます重要視されているため、あらゆるサイズの航空機の電気推進システムに部分的または完全に電力を供給するためにバッテリーを使用することへの関心が日々高まっています。
それで、問題は、完全に安全で、故障したり、発火したりしないバッテリーを構築するためのより良い方法があるでしょうか?

SABRES、または「充電性と安全性を強化するためのソリッドステートアーキテクチャバッテリー」と呼ばれるNASAの活動では、新しい材料と新しい工法を使用して、より安全なバッテリーを作成する方法を研究しています。

目標は、現在使用しているリチウムイオン電池よりもはるかに高いエネルギーを持つ電池を作ることです。このバッテリーはまた、時間の経過とともに容量を失ったり、発火したり、何か問題が発生した場合に乗客を危険にさらしたりすることはありません。

NASAのSABRESの主任研究員であるRoccoViggianoは、次のように述べています。 ■クリーブランドのグレンリサーチセンター。
結局のところ、全固体電池は法案に適合します。

今日の多くのバッテリーとは対照的に、セイバーズが作成したいバッテリーは、デザインに液体が含まれていません。完全全固体電池は、パッケージの複雑さが少なく、安全上のリスクが低く、液体が入った電池よりも多くの損傷に耐えることができます。

このプロジェクトでは、硫黄とセレンの元素の独自の組み合わせを使用して電荷を保持することを検討しました。

「ソリッドステートの硫黄-セレン電池は、触ると冷たく、発火しません。リチウムイオン電池よりもスリムなプロファイルで、より優れたエネルギー貯蔵を備えています。殴打が必要な場合もありますが、多くの場合、理想的とは言えない状況で動作します」とViggiano氏は述べています。

追加の利点は、硫黄が石油精製の副産物であることです。アクセス可能で、使用されるのを待っている要素の備蓄が世界中にあります。想像力を働かせれば、この廃棄物は環境にやさしい車に動力を供給するものに変えることができます。

想像力はセイバーズのもう一つの側面です。

このプロジェクトは、これまで組み合わせられたことのない要素を使用してバッテリーを形成することを目指しています。たとえば、NASAが開発した「ホーリーグラフェン」(空気を通過させるための表面の穴にちなんで名付けられた)と呼ばれるコンポーネントは、非常に高いレベルの導電性を備えています。超軽量で環境にやさしいです。

「この材料はバッテリーシステムで使用されたことがなく、使用されたことのない他の材料と組み合わせています」とViggiano氏は述べています。

セイバーズは進歩する

全固体電池は放電率が低いことが知られています。つまり、一度にバッテリーから流出する電力量が少なすぎます。しかし、SABRESの研究者は、この放電率をほぼ2倍にしました。これは、全固体電池がより大きな電子機器に電力を供給できることを意味します。

“私たちは私たちの目標を超えました。より多くの開発により、その率をさらに改善することができます」とViggiano氏は述べています。プロジェクトの目標と成功は、Uberや、将来の高度なエアモビリティ環境向けの車両の製造に関心のある他のいくつかの企業などの企業の注目を集めています。

SABRESの次のステップは、バッテリーの設計をそのペースで実行することです。これには、実際の状況でどのように機能するかをテストし、安全であることを確認し、パフォーマンスに関するデータを収集することが含まれます。成功すれば、設計をさらに最適化することができます。

一方、安全性は依然として最重要事項です。

現在のバッテリー研究は主に自動車産業に向けられており、その安全基準は、バッテリーがよりストレスの多い環境に遭遇する航空用途に必要なものよりも一般的に制限が少ない。

SABRESは、より安全なバッテリーを製造することが技術的に実現可能であり、経済的にも儲かることを証明することにより、航空で使用するための新しい、より高い基準の設定を支援したいと考えています。

これらの全固体電池はどのような要件を満たす必要がありますか?実際の電気航空機を運用するために必要となる可能性のあるものの分析に基づいて、SABRESが焦点を当てた5つの考慮事項は、安全性、エネルギー密度、放電率、パッケージ設計、および拡張性でした。

基本的に、これらのバッテリーは何よりも安全である必要があります。また、膨大な量の電力を保持し、その電力を効率的に放出する必要があります。また、スリムでコンパクトな形状で、可能な限り詳細かつ徹底的なアプローチで開発する必要があります。

最終的に、SABRESは、電動飛行機用の安全なバッテリーの実現可能性を判断しています。成功すれば、これらの革新は将来の空の旅のための電力貯蔵の新時代を可能にするのに役立つ可能性があります。

SABRESはConvergentAeronautics Solutionsプロジェクトの一部であり、NASAの研究者に、航空の最大の技術的課題のいくつかを解決するためのアイデアが実現可能かどうかを判断するために必要なリソースを提供するように設計されています。業界。

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