全固体EVバッテリーとリチウムとの比較

Jul 16, 2023

自動車会社はEV競争で優位に立つため、全固体電池の開発に躍起になっている。 リチウムイオン電池と比較してみましょう。

電気自動車ニッチな地位からメインストリームへと成長しました。 2020年、電気自動車（EV）が世界の乗用車販売に占める割合は5％未満だった。 しかし、わずか 2 年で、この市場シェアは約 3 倍になりました (2022 年には 14%)。 自動車メーカーは現在、拡大するEVのパイの一部を獲得するため、独自の電動モデルの開発を急いでいる。

少数の自動車メーカーが依然として水素燃料電池電気自動車 (HFCEV) に投資していますが、販売台数を見ると、現在販売されている EV の大部分をバッテリー電気自動車 (BEV) が占めていることがわかります。 昨年2022年に世界で販売された約1050万台のEVのうち、純粋なBEVが73％を占め、残りの27％のほぼ全体をプラグインハイブリッドEV（PHEV）が占めた。 燃料電池は今後も産業用途や商業用途で成長する可能性がありますが、残りの 10 年間は電池が EV 業界の主要なエネルギー貯蔵ソリューションとなる可能性があります。

この目的のために、自動車会社はEVのバッテリー技術を向上させるために、社内およびパートナーシップに基づいた広範な研究開発の取り組みを行っています。 最近の自動車関連のプレスリリースによると、全固体電池が車両電動化における次の大きな進歩となる可能性があるようです。

では、全固体電池とは何でしょうか。今日のEVに使用されている従来のリチウムイオン電池とはどう違うのでしょうか? 全固体電池が EV 業界にどのような変化をもたらすかを読んでください。

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全固体電池は、従来の液体電解質の代わりに固体電解質材料を使用してエネルギーを蓄積するデバイスです。 電解質はリチウムイオンの輸送媒体として機能し、リチウムイオンが負極 (アノード) と正極 (カソード) 電極の間を移動できるようにします。 イオンの移動方向に応じて、エネルギーは放出されるか (つまり、バッテリーの使用中)、または蓄積されます (つまり、バッテリーの充電中)。 固体電解質は輸送媒体であるだけでなく、2 つの電極間の物理的セパレータとしても機能します。

今日のEVに搭載されている従来のリチウムイオン電池のほとんどは、リチウム塩液体電解質溶液を使用しています。

全固体電池には、現在の液体電解質リチウムイオン電池と比較して多くの利点があります。

次のセクションでは、これらの利点について詳しく説明します。

現在の従来のリチウムイオン EV バッテリーは、1 キログラムあたり 100 ～ 265 ワット時 (Wh/kg) を蓄えることができます。 アメリカ航空宇宙局 (NASA) によると、全固体電池は最大 500 Wh/kg を蓄えることができます。 これらの数値に基づいて、全固体電池は同じ電池重量で 2 ～ 5 倍のエネルギーを蓄えることができます。 全固体電池の軽量化と高密度化により、さまざまな業界や用途にわたって多くの運用改善がもたらされますが、私たち自動車購入者にとって最も重要なメリットは、おそらく電気での航続距離の延長でしょう。

航続距離への不安は、EVの普及を妨げる主な障害の1つです。 結局のところ、充電ステーションが見えない人里離れた場所で EV の充電が切れてしまうのは誰も望んでいません。 2023 年の時点で、米国の EV の平均航続距離は 491 マイルです。 他のすべての要素を一定に保つと、全固体電池は理論的には平均EV走行距離を600マイルまで延長できます。 これは、2.5リッターガソリン専用の2023年型トヨタ・カムリの航続可能距離（505.6マイル）よりほぼ160マイル長い。 600マイルがまだ印象的ではない場合、トヨタは2028年以降に900マイルの全固体電池を提供する可能性があると発表した。

将来の EV 購入者は、全固体電池のより高いエネルギー密度から生じる 3 つの重要な利点、つまりスペース、取り扱い、実用性を期待できます。

Science Direct Journal の 2022 年の記事によると、全固体電池は従来のリチウムイオン電池よりも安全であると考えられています。