この豊富な材料により、より安価なEV用バッテリーが実現できる可能性がある

May 24, 2023

企業が計画を実行すれば、今年中にナトリウム電池が市場に出始める可能性がある。

リチウム、もうやめてください。新しい電池の化学反応が街にあります。

リチウムは現在、電池の世界の支配者であり、電話や電気自動車に電力を供給し、さらには送電網にエネルギーを貯蔵する電池の重要な成分です。

しかし、電池のサプライチェーンに対する懸念が高まる中、科学者らは電池技術の最も高価で入手困難な成分を削減する方法を模索している。 コバルトやニッケルなど、一部の物質の必要性を減らす選択肢はすでに存在しているが、リチウムの座を奪おうとする人々にとっては、ほとんど手段がなかった。

しかし、過去数カ月にわたり、中国の電池会社や自動車メーカーは、リチウムをナトリウムに置き換える新しい種類の電池化学への進出を発表した。 これらの新しいナトリウムイオン電池は、この技術が企業の高い期待に応えることができれば、定置式蓄電池と電気自動車の両方のコスト削減に役立つ可能性がある。

中国に本拠を置く自動車メーカー、JACモーターズは3月、ナトリウムイオン電池を搭載した世界初の自動車であるとするチャートリュース車の写真を公開した。 この小型車には、別の中国企業、HiNa Battery社製の25キロワット時のバッテリーが搭載されており、プレスリリースによると、航続距離は最大250キロメートル（155マイル）だったという。 中国最大のEV用電池メーカーCATLは4月、自動車メーカー奇瑞製の車両に搭載する予定のナトリウムイオン電池を開発したと発表した。 ４社はいずれもコメント要請に応じなかった。

BNEFのエネルギー貯蔵アナリスト、アンディ・リーチ氏は、「彼らは非常に興味深い発表を行っている。また、多くの詳細が欠けている」と語る。 CATLもHiNaも電池の生産スケジュールや詳細な性能指標を発表しておらず、使用を計画している具体的な種類のナトリウムイオン電池さえも明らかにしていない。 こうした大企業にとって、この謎は驚くべきことではない、とリーチ氏は言う。「彼らは自分たちのカードを胸の奥にしまっておく傾向がある」。 しかし、ナトリウムイオン電池が実際の車両にどの程度適合するかについては疑問が残ります。

ナトリウムベースの電池は新しいものではありませんが、技術的な欠陥により、以前はリチウムを使用できませんでした。 シカゴ大学とアルゴンヌ国立研究所の電池研究者シャーリー・メン氏によると、ナトリウムイオン電池は伝統的に消耗が早く、エネルギー密度は依然としてリチウムイオンよりも低いという。

計画されている工場は、低コストで長持ちするEVを可能にする新しいバッテリーにとって、米国における大きなマイルストーンとなる。

つまり、同じ量のエネルギーを蓄えるには、ナトリウムベースの電池は同等のリチウムベースの電池よりも大きくて重い必要があるということです。 EVの場合、同じサイズのバッテリーでは航続距離が短くなるということになります。

中国で一般的な小型で走行距離の短い EV など、状況によっては、より重くて安価なバッテリーの方が望ましい場合があります。 JACが発表した航続距離は、中国で最も人気のあるEVの1つである武陵宏光ミニの航続距離に匹敵し、その長距離バージョンは1回の充電で最大280km（175マイル）走行できる。

ナトリウムイオン電池にとってやや容易な市場は、家庭や企業、あるいは送電網にバックアップ電力を供給するために使用されるような定置式蓄電設備かもしれない。 米国に拠点を置く Natron などの一部の企業は、移動中の自動車ほどサイズや重量が重要ではない、固定用途に特化してこの化学物質を開発しています。

ナトリウムイオン電池は半世紀以上にわたって開発されており、その性能は一貫して向上しており、特に過去10年間で急激に性能が向上していると孟氏は言う。 電池の研究者らは、ナトリウムイオン電池で使用される電極材料に対して、より適合性の高い電解質（電池内を充電するのに役立つ液体）を見つけることによって、寿命に関する初期の問題に取り組んできた。 研究者は、電池のエネルギー密度を高めるためのより優れた電極材料も開発しました。

しかし、ナトリウムイオンの人気が急激に高まった本当の理由は、リチウム鉱山と加工施設がEV用バッテリーの需要の急増に対応するのに苦労していることだ。

EV や再生可能エネルギーのインフラに必要な資材が世界からすぐに不足することはありません。 推定埋蔵量は、地球の地殻には数十億台のEVに相当するリチウムが豊富にあることを示唆している。 しかし、リチウムやその他の材料を地面から取り出して電池に使用するために加工するためのインフラを追加することは、課題であることが判明している。 世界のほとんどの地域では、新しい鉱山が建設されるまでに 10 年の大部分がかかる場合があります。

電気自動車は何十年も前から利用可能になってきました。 今、それらはついに主流になりました。

電気自動車への関心の高まりによりリチウムの需要が急増しており、電気自動車は2022年の世界自動車販売の約13％を占めた。需要の高まりにより価格が高騰し、電池に使われる材料である炭酸リチウムの価格は2021年11月から約3倍に上昇した。そして2022年11月、最終的に下がり始めます。

リチウムの価格変動と需要の着実な増加により、他の化学への扉が開かれたと孟氏は述べ、「ナトリウムはその圧力を軽減する良い代替品と考えられていると思います。」と付け加えた。 リチウムとは異なり、ナトリウムは豊富な物質である塩から生成できます。 原材料が安価で広く入手できるため、より多くの企業がナトリウムイオン電池をより多く製造し始めれば、ナトリウムイオン電池の価格がリチウムイオン電池に比べて大幅に低くなる可能性があります。

しかし、市場の状況によってリチウム代替品への扉が開かれたとしても、それを簡単に閉めてしまう可能性がある。 カーネギーメロン大学の電池研究者であり、アクイオンと呼​​ばれるナトリウムイオン電池会社の元創設者であるジェイ・ウィテカー氏は、ナトリウムイオン電池の運命はおそらく「リチウムのコストに直接関係している」と語る。

コストと材料の入手可能性を理由にナトリウムイオン電池が市場に参入している場合、リチウム価格の下落により厳しい立場に陥る可能性がある。 ウィテカー氏は、新しいバッテリーを製造し、大規模に構築するのは非常に難しいと言う。 進化を続け、価格も安くなるリチウムイオン電池という動く目標を追うのはさらに難しい。

早ければ今年末にもナトリウムが中国でEVのバッテリーに使用される可能性があるが、この技術がリチウムを打ち破ることはおそらくないだろう。 むしろ、バッテリーの世界は、企業がさまざまな状況に合わせてより多くのバッテリーのオプションを開発することで、今後も広がりと多様化が進む可能性があります。 ウィテカー氏が言うように、電池市場には「隅々まで」存在しており、近いうちにナトリウムイオンが最終的にその場所を見つけるかもしれない。

蓄熱電池は、太陽光発電や風力発電の新たな利用ルートを提供することで、排出量の削減に役立つ可能性がある。

OpenAIのサム・アルトマン氏が支援するHelionは、すでにマイクロソフトを最初の顧客として挙げている。

より安価なバッテリーが登場する可能性があります。

気候変動により世界中でより多くの地域社会が火災に対して脆弱になっているため、適応には材料工学以上の社会変革が必要になる可能性があります。

特別オファー、トップ記事、今後のイベントなどをご覧ください。

メールを送信していただきありがとうございます。

何か問題があったようです。

設定を保存できません。 このページを更新して、もう一度更新してみてください。 このメッセージが引き続き表示される場合は、受信を希望するニュースレターのリストを添えて、[email protected] までご連絡ください。