なぜリチウムはエネルギースターと呼ばれるのか
リチウムは21世紀のエネルギー金属と呼ばれています。リチウムは可燃性の金属で、1グラムのリチウムが酸素と反応するときに43.18キロジュールの熱が発生し、これはアルミニウムの1.72倍です。しかし、これはリチウムが「高エネルギー金属」であることを示すにすぎません。他の金属と比較して、リチウムは原子力発電の分野で大きな役割を果たしており、この分野で有名なのは原子力発電の安定した出力です。
核融合は星が光や熱を発する原因であり、水素爆弾が恐ろしいエネルギーを放出する理由でもあります。しかし、核融合を人間が利用するには、制御可能な条件でエネルギーを安定して出力し、一瞬で消耗しないようにする必要があります。現在、研究が進んでいるのは水素の2つの同位体であるデュテリウムとトリチウムの核融合反応です。デュテリウムは重水素とも呼ばれ、重水はデュテリウムを含む水です。海水中の重水の量はわずか0.015%ですが、海水の量が非常に多いため、デュテリウムの総量はかなり大きいのです。しかし、地球上には天然のトリチウムがほとんどなく、人工的に作るのは非常に難しく、コストも高いのです。しかし、これは核融合が不可能ではないことを示しています。科学者たちは「別の道」を探し、リチウムの同位体を中性子で衝突させると、トリチウム原子とヘリウム原子になることを発見しました。リチウムは自然界に多くのリチウムを含む鉱物から抽出できるため、核融合反応の物質基盤が形成されました。実際、水素爆弾はデュテリウム化リチウムを燃料として「一瞬の輝き」を実現しています。
もちろん、水素爆弾とは異なり、制御可能な核融合にはまだ多くの難題があり、実用化には程遠い状態です。しかし、別のリチウム製品であるリチウム電池は、私たちに強力なエネルギーサポートを提供しています。
リチウム電池とは、リチウムを含む電池で、大まかにリチウム金属電池とリチウムイオン電池の2種類に分かれています。リチウム金属電池は通常充電できず、使い捨て電池です。一方、リチウムイオン電池は充電でき、二次電池に分類されます。心臓ペースメーカーなどの機器では、小型、エネルギー密度が高く、一回の使用時間が長い電池が必要になることが多いです。リチウム金属電池は高エネルギー化学電池としてこれらの要件を満たしています。しかし、より多くの場合、私たちは再充電可能な二次電池が必要になります。例えば、スマートフォン、ノートパソコン、ビデオカメラ、デジタルカメラなど。リチウムイオン電池と他の充電式電池と比較して、重量が軽く、体積が小さく、動作電圧が高く、寿命が長く、自己放電率が低く、充放電が迅速であるため、多くの電子製品の第一選択肢となっています。
さらに、リチウムは最も軽い金属であり、密度が非常に低く、リチウム原子は最小の金属原子です。金属リチウムとアルミニウム、マグネシウムなどの金属で超軽量のアルミニウム・リチウム合金、マグネシウム・リチウム合金を作ることができます。通常の合金と比較して、同じ強度を維持しながら、超軽量合金は密度を効果的に減らすことができます。より軽い材料は、航空宇宙産業にとってだけでなく、より速い飛行速度とより大きな積載容量を意味し、多くのエネルギーを節約する可能性があります。
したがって、リチウムは「小さな体」ですが、エネルギー分野の「大スター」です！