本動画は、バッテリー技術における最近の実質的な進歩について解説している。多くのバッテリー関連のニュースは誇大広告に過ぎないが、ナトリウムイオン電池、全固体電池、シリコンアノードを用いたリチウムイオン電池の改良など、実際に市場に投入されつつある技術革新が存在する。中国のCATLが発表したナトリウムイオン電池は175Wh/kgのエネルギー密度を達成し、幅広い温度範囲での動作が可能である。全固体電池はBMW、トヨタ、日産などの自動車メーカーが2026年から2028年にかけて実用化を目指しており、シリコンアノード技術も既に商用生産段階に入っている。これらの技術は実験室レベルを超え、実用化が目前に迫っている点で真の進歩と言える。
バッテリーブレークスルーの現実
プレスリリースを信じるなら、毎週新しいバッテリーのブレークスルーについて話すことができるでしょう。でも、もしかしたら、ほんのもしかしたらですが、信じない方がいいかもしれません。しかし今日は、具体的な進歩を示す本当に良いニュースがあります。そしてこれは、非常に実用的で日常的な方法で世界を変えることになると思います。
先週の素晴らしい見出しの例をご紹介しましょう。充電量を2倍にし、しかも水を淡水化する新しいナトリウムイオン電池のブレークスルー?かなり興奮しますよね。飲料水も作るバッテリーです。もっと長く充電したら、税金の申告もしてくれるかもしれませんね。
ところが、論文を見てみると、充電量を2倍にするというのは、化学化合物をいじって、保持する電荷を以前の2倍にしたということなんです。残念ながら、その化合物の電荷密度は、そもそもそれほど優れたものではありませんでした。論文の数字を額面通りに受け取ったとしても、得られる潜在的なエネルギー密度は、既に市場に出ているナトリウム電池よりもはるかに低いものです。実験室での研究としては良いですが、ブレークスルーではありません。そして、ほとんどのバッテリーの見出しはこんな感じです。LinkedInには十分ですが、来週には忘れられてしまいます。
とはいえ、ナトリウムイオン電池の開発には実質的な進歩があります。全固体電池や、リチウムイオン電池のいくつかのバージョンにもです。ここから私が楽しさを失って、ドイツ人らしくなる部分です。
なぜナトリウム電池なのか
そもそもなぜナトリウム電池について考えるのでしょうか。ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池とほぼ同じように機能しますが、リチウムの代わりにナトリウムを使用します。利点は、ナトリウムがはるかに豊富に存在することです。これにより、バッテリーをより安価で安全なものにし、希少材料への依存を減らすことができます。
問題は、ナトリウムイオンがリチウムイオンよりも重く、また大きいことです。このため、陽極または陰極材料に滑り込むのが難しくなります。これがナトリウム電池のエネルギー密度が低くなる傾向がある理由です。つまり基本的に、同じ性能を求めるなら、ナトリウム電池の方が重くなるということです。これが、これまでナトリウム電池の話があまり進まなかった理由です。
実用化段階のナトリウムイオン電池
しかし、過去数年間で材料科学の面で多くの進歩があり、その一部が今、消費者市場に参入しつつあります。例えば、中国企業のCATLは、Naxtraという新しいナトリウムイオンブランドを立ち上げたばかりです。彼らは、1キログラムあたり175ワット時のエネルギー密度に達すると言っています。
これは、最大300Wh/kgに達する最高レベルのリチウムイオン電池にはまだ及びませんが、それほど遠くはありません。そして、これらのバッテリーの大きな利点は、マイナス40度からプラス70度まで、幅広い温度範囲で動作できることだと彼らは言います。対照的に、リチウムイオン電池は通常、マイナス10度以下の温度では苦戦します。私が機能しないときに機能する技術が好きです。
これは、ナトリウム電池が主に北シベリアで販売されるように聞こえるかもしれません。しかし、バッテリーのサイズや重量がそれほど問題にならない場合、例えば再生可能エネルギーのエネルギー貯蔵などにも使用されるようになっています。これらの設置は、過去数ヶ月間に米国、中国、そしてドイツでも展開されています。
全固体電池の進展
これだけではありません。全固体電池も進歩しており、消費者市場に投入されようとしています。全固体電池の利点は、リチウムイオンよりもさらに高いエネルギー密度を持つ可能性があり、燃えにくく、そしておそらく最も興味深いのは、より速く充電できることです。
BMWは全固体電池を搭載した車をテストしていると報じられています。Stellantisは2026年にデモンストレーション車両を用意したいと言っています。トヨタは2027年を目指し、日産は2028年を目指しています。ですから、全固体電池はまだ完全には実現していませんが、基本的には生産段階にあり、間もなく登場するでしょう。
シリコンアノードによる性能向上
そして、バッテリー開発で起こっている3つ目のことは、リチウムイオン電池のより良い陽極です。これらはシリコンで強化されており、エネルギー密度が最大20%増加する可能性があります。これも実験室を出て、生産段階に入っています。例えば、Sila Nanotechnologiesという会社は、Mercedes Benzに材料を供給していると報じられています。
ポルシェなどが支援するアメリカの企業Group 14 Technologiesは、さらに4億6300万ドルを調達し、これで合計10億ドル以上になりました。彼らはこれらの陽極を製造する工場を建設するために使用しています。
そしてアメリカの企業Ampriusは、すでに一部の顧客に製品を出荷しています。ですから、これは単に二度と聞くことのない大きな見出しではなく、実質的な進歩があることがわかります。バッテリー技術における最も急進的なブレークスルーは、在庫ありかもしれません。
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