21世紀が進むにつれて、人類は前例のないエネルギーの課題に直面しています。 化石燃料の過剰消費は、深刻な環境汚染と加速する気候変動のリスクにつながっています。 現在、世界的なコンセンサスは、クリーンで効率的かつ持続可能なエネルギーソリューションを見つけることを優先しています。 エネルギー貯蔵技術は、エネルギーの生産と消費の間の重要なリンクとして機能し、新しいエネルギーシステムの構築において重要な役割を果たしています。
アノードとカソードの両方の材料に鉄系化合物を使用する全鉄電池（AIB）は、エネルギー貯蔵において有望な代替手段として位置づけられるいくつかの固有の利点を提供します。
鉄は地球上で最も豊富な金属の一つであり、リチウム、コバルト、ニッケルなどの希少金属よりも大幅に手頃な価格です。 鉄系化合物を利用することにより、AIBは材料コストを大幅に削減し、クリーンエネルギー貯蔵へのアクセスを民主化する可能性があります。
化学的に安定な鉄系化合物により、AIBは熱暴走やその他の安全上の危険に対して顕著な耐性を示します。 この安定性により、極端な条件下でも信頼性の高い性能を発揮できるため、住宅用およびグリッド規模のエネルギー貯蔵用途に最適です。
鉄の無毒性とリサイクル可能性は、世界の持続可能性目標に合致しています。 従来のリチウムイオン電池と比較して、AIBは、生産から廃棄まで、ライフサイクル全体で環境への影響を軽減します。
鉄資源の世界的な広範な分布により、希少金属ベースのバッテリー技術を悩ませる材料不足と地政学的依存に関する懸念が解消されます。
AIB技術の開発は、いくつかの世代にわたる洗練と革新を経て進歩してきました。
初期のAIB 1.0および2.0バージョンは、高濃度の導電性カーボン添加剤を含む水性ペースト電極を採用していました。 浅い（5％）容量利用率で1,000サイクルで妥当な安定性を示しましたが、これらの初期バージョンは、鉄種間の電子移動速度が遅いため、電力密度（0.002 mW/cm²）が限られていました。
AIB 3.0は、電子移動を加速するために、アノードにはメチルビオローゲン（MV）、カソードにはABTSというレドックスシャトルメディエーターを導入しています。 これらの市販の添加剤は、鉄種と互換性のあるレドックス電位で動作し、コスト効率を維持しながら電力密度を劇的に向上させます。
レドックスシャトルメディエーターは、AIB 3.0の技術的ブレークスルーであり、効率的な電子移動を通じてより高速な電極反応を可能にします。
効果的なレドックスシャトルメディエーターは、以下を示す必要があります。
AIB 3.0は、クーロン効率を低下させ、安全上のリスクをもたらす水素発生反応（HER）を軽減するための戦略を実装しています。
これらの革新を組み合わせることで、大幅な改善がもたらされます。
AIB技術は、複数の分野で有望性を示しています。
継続的な革新は、以下に焦点を当てることができます。
AIB 3.0は、革新的なレドックスシャトルメカニズムとHER軽減戦略を通じて、エネルギー貯蔵技術における重要な進歩を表しています。 開発が継続するにつれて、全鉄電池は、安全性、コスト、環境への影響において魅力的な利点を提供し、持続可能なエネルギーシステムを構築するための主流のソリューションとして登場する可能性があります。
