MIT のスター教授、ドン・サドウェイがエネルギー貯蔵のイノベーションについて語る

Jul 27, 2023

MIT 材料化学教授のドン・サドウェイは、同校で最も人気のある教授の 1 人であり、講演者として人気があります。 同氏は3月8日、パロアルト研究センターで開催された北カリフォルニアMITクラブ主催のイベントで講演した。

サドウェイのクラスを受講したり、彼の話を聞く機会があれば、ぜひ参加してください。 彼は、たとえ固体化学について講義しているとしても、あなたが出会うであろう最も面白くて有益な教師の一人です。 このビデオの講演は、彼が PARC で行った講演に近いものです。

サドウェイ氏の研究は、金属生産やポータブルエネルギー貯蔵装置から、再生可能エネルギー用途のグリッドレベル貯蔵に応用できる「液体電池」まで多岐にわたります。

サドウェイ氏は、大規模エネルギー貯蔵用の液体金属電池と自動車用途用の非リチウムイオン電池という 2 つの技術トピックについて議論しました。 彼はまた、教育、学習、音楽、芸術についても触れました。

教授は、35 Wh/kg の鉛酸から 150 Wh/kg のリチウムイオン (ガソリンは 12,000 Wh/kg) に進歩するにつれて、充電式電池がどのように改良されたかについて話しました。 しかしサドウェイ氏は、リチウムイオン電池にはグリッド規模や輸送用途での将来性があるとは考えていない。 サドウェイ氏によると、太陽光発電や風力発電をより容易に供給できるようにするには、化学構造を変える必要があり、それには抜本的なイノベーションが必要だという。 この場合、大電流を処理できるバッテリーを作成する必要があります。

携帯電話や自動車のリチウムイオン電池は非常に安全である必要があります。 携帯電話は「バカの手に渡されるのが主な理由で、バカに耐える必要がある」し、車のバッテリーは衝突に耐えられる必要がある。 大容量貯蔵用の定置型電池には同じ要件が適用されないため、化学反応の選択の自由度が高まりますが、用途には非常に低い価格帯が必要です。そしてサドウェイ氏は、製品設計の最初に価格帯を考慮する必要があると主張しています。プロセス。

サドウェイ氏によると、完全電気自動車の自動車牽引コストの目標コストはkWhあたり100～200ドルで、定置式蓄電装置のコストはkWhあたり50ドル付近にする必要があるという。

サドウェイ氏はまた、米国のエネルギー研究の悲惨な現状についても意見を述べ、「発見の速度を速める必要がある。投資する意欲があれば、電池の性能を2～3倍向上させることができる」と語った。 同氏は、1970年代以来、エネルギー研究は6分の1に減少したが、医学研究は4倍に成長したと述べた。 同氏は、米国のエネルギー業界は売上高の0.25％を研究開発に費やしているが、製薬業界は18％、半導体企業は16％を費やしていると述べた。 自動車業界でさえ、収益の 3% を研究開発に費やしています。

電池の研究に話を戻すと、サドウェイ氏は研究者に対し、「調査対象を地球上に豊富に存在する元素に限定する。何かを非常に安く作る唯一の方法は、土、つまりアメリカの土から作ることだ」と勧めた。

巨大だが安価なバッテリー

サドウェイは、巨大でありながら安価な電池を発明するよう研究コミュニティに挑戦しました。 同氏は研究者に対し、現代の電気冶金の規模の経済性と、大規模な規模を維持しながら大電流を達成するという聖杯の電池を扱うアルミニウム精錬所に注目するよう指示した。

なぜアルミニウム電池は電池ではないのでしょうか? 両方の電極で液体金属を生成する必要があります。

カソードで金属を作るのは簡単ですが、アノードで金属を作るのはそれほど簡単ではありません。 そこでサドウェイは周期表に戻り、マグネシウムを使ってアンチモンを「脅迫」して非金属のように振る舞わせました。 そこから、サドウェイと彼のチームは、MIT 内からのシード資金を使用して、液体金属電池、またはより学術的には「可逆両極性電気分解」と呼ばれるプロセスを発明しました。

バッテリーは、電解液で分離された溶融アンチモンと溶融マグネシウムを使用します。 Sadoway は、全液体構成は自己組織化されており、低コストで拡張可能であることが期待されると主張しています。 さらに、この技術はナトリウム硫黄（NaS）電池よりも安価になる可能性があります。

その後、チームは ARPA-E から 700 万ドル、Total から 400 万ドルを受け取り、液体金属電池会社と呼ばれる会社をスピンアウトしました。

***

まったく別の話題になりますが、2002 年の Sadoway の Dinnertime Sampler プレイリストです。教授は通常、要点を説明するためにいくつかの曲を投入します。水性化学の場合は「Water Music」、DNA の場合は「The Twist」などです。

ドナルド・R・サドウェイジョン・F・エリオット材料化学教授、マクヴィカーファカルティフェロー