蓄電とボディ保護を兼用するフレキシブルな亜鉛空気電池を開発――生物のようにエネルギーを身にまとう

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ミシガン大学は、フレキシブルで再充電できる亜鉛空気電池を開発した。従来のものより多くのエネルギーを供給でき、フレキシブルな小型ロボットの保護カバーとしても機能するもので、研究成果は2020年8月19日、『Science Robotics』に掲載された。

この新しい電池は、亜鉛電極と「空気」側の間で、電解質膜を介して水酸化物イオンを通すことで動作する。電解質膜の一部は、炭素ベースのアラミドナノファイバーのネットワークと、新しい水ベースのポリマーゲルで構成されている。安価で豊富で、主に毒性のない素材で作られており、現在使用されているものよりも環境に優しく、リサイクルも可能だ。また、リチウムイオンバッテリーの電解質が可燃性なのに対し、このバッテリーは損傷しても発火しない。

研究チームは、ワーム型とサソリ型のおもちゃロボットでこの電池を実証した。オリジナルの電池をこの新しい亜鉛空気電池に置き換え、ロボットの外側に巻きつけた。ロボットの外側を亜鉛電池に置き換えた場合は、単一のリチウムイオン電池に対して、72倍の電力容量を確保できると推定している。

この電池は、蓄電とロボットの「臓器」の保護という2つの役割をもち、生体における脂肪組織の機能を再現していると言える。このようにバッテリーに複数の機能を持たせるアプローチは、亜鉛電池の有効寿命が100サイクル程度という欠点はあるものの、リチウムイオン電池では大きすぎて非効率となるマイクロスケールにまでロボットを小型化するときに特に重要だとしている。

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Powering robots: biomorphic batteries could provide 72 times more energy than stand-alone cells

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