Over the last twenty years, a slew of ever-lighter, ever-more-powerful rechargeable batteries

過去20年以上にわたり、より明るく、より強力な充電池が続々と登場しています。

has enabled the rise of smartphones, miniature high definition cameras, drones, commercially

は、スマートフォン、小型高精細カメラ、ドローン、商用機の台頭を可能にしました。

competitive electric cars, wireless headphones, and so on.

競争力のある電気自動車、ワイヤレスヘッドフォンなど。

It seems like we're moving towards a future where the entire planet is battery-powered,

地球全体がバッテリーで動く未来に向かっているようです。

but there are two big factors that will come into play: 1) how light and energy dense we

しかし、それには２つの大きな要因があります1) どのように光とエネルギーの密度が高いか

can make batteries, and 2) whether we'll even be able to physically manufacture enough

電池を作ることができるかどうか、そして、2）物理的に十分な量の電池を作ることができるかどうか。

batteries.

電池を使用しています。

This video covers part 1 of this question, and Brian of Real Engineering is covering

このビデオでは、この質問のパート1をカバーしており、リアルエンジニアリングのブライアンがカバーしています。

part 2 – we'll link to his video at the end.

パート2 - 最後に彼のビデオにリンクします。

Ok, so batteries have been getting better and better, and nowadays, they can store over

OK、だから、電池はどんどん良くなってきて、最近では、それ以上のものを保存することができるようになりました。

twice as much energy per kilogram as in the 1990s , which means they're half the weight

1990年代のようにキログラムあたりのエネルギーを2倍にして、彼らは半分の重量であることを意味します。

for the same energy stored.

同じエネルギーを蓄えた場合のために

Hence all the drones and smart phones.

それゆえに、すべてのドローンとスマートフォン。

So what's the limit to this trend?

では、この流れの限界はどこにあるのでしょうか？

Batteries are, in principle, fairly simple: take two partially dissolved metals, one whose

電池は、原理的にはかなり簡単です。

atoms want to dissolve more and give up electrons, and one whose atoms want to deposit back on

原子はより多くを溶解し、電子を放棄したいと考えており、その原子が再び

the solid bit but need spare electrons to do so.

固体のビットを使用していますが、そのためには予備の電子が必要です。

When you put these two together connected with a wire or some other conductor , they'll

これらの2つを一緒に置くときは、ワイヤまたは他のいくつかの導体で接続されている、彼らはするでしょう

satisfy each others' wants, either dissolving more or depositing more, and sending the electrons

互いの欲求を満たすために、より多くを溶解するか、より多くを沈殿させ、電子を送ります。

to each other along the wire.

をワイヤーに沿ってお互いに交換します。

Voilá: electricity!

Voilá: 電気！

And if you force electricity backwards through the wire they'll reverse their dissolving

そして、もしあなたが電気をワイヤーを通して逆方向に強制すれば、彼らは彼らの溶解を逆にします。

and depositing, otherwise known as “re-charging”.

とデポジット、別の意味で「再充電」と呼ばれています。

The intrinsic limits to how lightweight batteries can be are imposed by two factors: the weight

電池の軽量化の本質的な限界は、次の2つの要因によって課せられています。

of the two materials you use, and how much energy they give off per electron traded.

あなたが使用する2つの材料のうちのどれか、そしてそれらが取引された電子ごとにどれだけのエネルギーを与えるか。

So you want the lightest materials that produce the most energy per electron.

つまり、電子一個あたりのエネルギーを最も多く生み出す、最も軽い材料が欲しいということですね。

Metals from the left side of the periodic table, like lithium, sodium and beryllium,

リチウム、ナトリウム、ベリリウムのような周期表の左側の金属。

really want to lose electrons, while atoms from the right side like fluorine, oxygen,

本当に電子を失いたい、フッ素、酸素のような右側からの原子。

and sulfur really want electrons.

と硫黄は本当に電子を欲しがっています。

And atoms close to the top are lighter weight, so we can just slap together lithium and fluorine

上に近い原子は軽いからリチウムとフッ素を一緒に叩けばいいんだよ

and make a perfect battery, right?

で、完璧なバッテリーを作るんだよね？

Unfortunately, no – lithium and fluorine are way too reactive – one of the only well-documented

残念ながら、リチウムとフッ素は反応性が高すぎます。

practical uses of a lithium fluorine reaction I could find was incredibly powerful and dangerous

私が見つけたリチウムフッ素反応の実用的な利用法は、信じられないほど強力で危険なものでした。

rocket fuel.

ロケット燃料。

In practice, the electrochemistry of batteries is incredibly complicated, and requires combining

実際には、電池の電気化学反応は非常に複雑で、以下のような組み合わせが必要となります。

metals that work well together chemically, electrically, and controllably at normal temperatures

常温で化学的にも電気的にも制御可能な金属

and pressures . For example, oxygen is a gas, sulfur is a horrible conductor, and sodium

と圧力。例えば、酸素はガスであり、硫黄は恐ろしい導体であり、ナトリウムは

needs to be molten – challenges to using any of them to make batteries.

溶融する必要があります - 電池を作るためにそれらのいずれかを使用することに挑戦します。

The current standard for lightweight, rechargeable and commercially safe batteries uses lithium

軽量・充電式・商用安全な電池の現在の規格は、リチウムを使用しています。

and graphite on one side, with a variety of options for the other side, often cobalt oxide

片面には黒鉛、もう片面には様々なオプションがあり、多くの場合は酸化コバルトが使われています。

. Lithium atoms are what either dissolve or deposit in order to transfer electrons, hence

.リチウム原子は、電子を移動させるために溶解するか、または堆積するものであり、したがって

the name “lithium ion”, while the other materials are dead weight along for the ride

リチウムイオン」という名前がついていますが、他の材料が重荷になっているのは、そのためです。

– I mean, they play important chemical roles, but they greatly increase the weight-per-electron

- つまり、重要な化学的役割を果たしているが、電子あたりの重量を大幅に増加させている。

transferred.

を転送しました。

So how much lighter will batteries get?

では、バッテリーはどのくらい軽くなるのでしょうか？

Theoretical calculations put the minimum possible weight for lithium ion batteries at around

理論的な計算では、リチウムイオン電池の最小重量はおよそ

half what they currently are . A lighter candidate currently being developed

現在の半分。現在開発中の軽量化候補

is the lithium-sulfur battery , which has a similar amount energy-per-electron as lithium-ion

は、リチウムイオンと同様の電子あたりのエネルギー量を持つリチウム硫黄電池です。

batteries, but lithium and sulfur are lighter than lithium and cobalt, oxygen and carbon

電池ですが、リチウムとコバルト、酸素と炭素よりもリチウムと硫黄の方が軽いです。

, so a battery with equivalent capacity can in principle weigh around a third as much

そのため、同等の容量のバッテリーは、原則として約3分の1の重さになります。

. Even better, lithium-oxygen batteries , while

.さらに良いことに、リチウム-酸素電池 , 一方

still an incredibly far-off technology, are theoretically four times lighter than lithium

リチウムの4倍の軽さを誇る

sulfur batteries.

硫黄電池。

But that's pretty close to the limit for chemical-reaction-based batteries – there

しかし、これは化学反応を利用した電池の限界にかなり近いものです。

aren't really any materials that give off more energy per electron for a given weight

電子一個あたりのエネルギー量が多い物質はない

than lithium on the dissolving side and fluorine on the depositing side , and a lithium-fluorine

溶解側のリチウムと析出側のフッ素よりも、リチウム-フッ素

battery – as dangerous and impossible as it is – is limited to only be about 10%

バッテリーは１０％程度が限界

lighter than a lithium-oxygen battery . So the theoretical lower limit for batteries,

リチウム-酸素電池よりも軽いです。だから電池の理論的な下限値.

period, is about 5% of current weights.

期間は、現在のウェイトの5％程度です。

But that's an incredible long-shot, everything-works-out, perfect world scenario.

しかし、それは信じられないほどの長射程で、何でもありの完璧な世界のシナリオだ。

More likely is that we end up combining pretty-good batteries with supercapacitors, fuel cells,

スーパーキャパシタや燃料電池との組み合わせは、かなり良い電池の組み合わせになってしまう可能性が高いです。

hydropower and other mechanical energy storage types, and airplanes will probably always

水力発電や他の機械的なエネルギー貯蔵タイプ、そして飛行機はおそらく常に

have to use some sort of hydrocarbon fuel.

炭化水素燃料を使わなければならない

Or maybe we'll finally figure out fusion.

あるいは、最終的には核融合が解明されるかもしれません。

Ok, so here's an example of the amazing battery technology we have available today

さて、ここで今日利用できる素晴らしいバッテリー技術の一例をご紹介しましょう。

: this battery pack is crazy small and light – it's basically eight of these with

: このバッテリーパックはめちゃくちゃ小さくて軽いです。

some clever circuitry – and it has enough energy to charge a smartphone 10 times, which

いくつかの巧妙な回路 - そして、それはスマートフォンを10回充電するのに十分なエネルギーを持っています。

is equivalent to running this LED lightbulb for 10 hours.

は、このLED電球を10時間稼働させることに相当します。

The makers of this ridiculous battery pack, Anker, are sponsoring this video and also

この馬鹿げたバッテリーパックのメーカー、Ankerはこの動画のスポンサーであり、また

running a ridiculous contest where they're giving away ten prizes of two thousand dollars

テンペスト

plus one of their battery packs – they're asking for video submissions about a time

バッテリーパックの1個と、1回分の動画投稿を募集しています。

that running out of power was awkward or unpleasant – you know, like how Apollo 13 almost ran

力尽きるのは気まずいというか、不愉快だというか。

out of batteries, or how I only made it halfway through mowing the lawn last week.

電池が切れたとか、先週の芝刈りの半分しかできなかったとか。

You can find out more about Anker's batteries and the contest by going to the links in the

Ankerのバッテリーとコンテストについての詳細は、以下のリンクをクリックしてください。

video description.

ビデオの説明。

And one aspect of batteries I haven't mentioned at all yet is power delivery - aka, how quickly

そして、私がまだ全く触れていないバッテリーの側面の一つは、電力供給、つまりどのくらいの速さかということです。

they can charge your devices – this battery pack is smart enough to detect what you've

彼らはあなたのデバイスを充電することができます - このバッテリーパックは、あなたがしたことを検出するのに十分にスマートです。

got plugged in in order to optimize charging time.

充電時間を最適化するために接続されました。

And of course don't forget to check out Brian's video about whether or not it's

もちろん、ブライアンのビデオをチェックするのを忘れないでください。

even possible to make enough batteries to power the planet.

地球に電力を供給するのに十分な電池を作ることは可能です。