スーパーバッテリーはEVの性能を変える

Jul 11, 2023

電気自動車に最も望むものは何かと尋ねると、多くのドライバーは 3 つのことを挙げるでしょう。それは、長い航続距離、短い充電時間、そして内燃エンジンを搭載した同様の装備を備えた車両と競争力のある価格です。 これらの目標を達成するために、自動車メーカーは、ほとんどの最新の電気自動車 (EV) に電力を供給する従来のリチウムイオン (Li-ion) バッテリーを、より高度な「ソリッドステート」バージョンに置き換える方法を模索してきました。 これらの新しいタイプのスーパーバッテリーは、より高速な充電とはるかに長い航続距離を約束してきました。 長年にわたる技術的問題を経て、ようやくその取り組みが実を結び、最初の全固体リチウムイオン電池が数年以内に生産開始される予定だ。

世界最大の自動車メーカーであるトヨタは、2012年に全固体電池の検討を開始した。長年にわたって、実際に動作するプロトタイプを披露するつもりでさえいたが、ほとんど成果は出ていない。 しかし同社は最近、「技術的進歩」を遂げたと発表し、早ければ2027年にも全固体電池の製造を開始する計画を立てている。トヨタは、新しい電池はEVの航続距離約1,200km（746マイル）を実現すると主張している。 、これは多くの既存モデルの約2倍であり、約10分で充電できます。

しびれるような

トヨタだけではない。 全固体リチウムイオン電池を開発している他のメーカーも同様の性能数値を宣伝している。 例えば日産は横浜にパイロット工場を建設中で、来年テストバージョンの製造を開始する予定だ。 BMWは、コロラド州に本拠を置くバッテリー開発会社ソリッド・パワーと提携して、ドイツでも同様の工場を計画している。 シリコンバレーの新興企業QuantumScapeは、主要支援者であるフォルクスワーゲンに固体電池のプロトタイプの出荷を開始した。

全固体電池の開発にこれほど長い時間がかかったのは、おそらく驚くべきことではないでしょう。 新しいタイプの電池を実験室で使えるようにするのは別の話ですが、それを工場で何百万個も生産できるように規模を拡大するのは難しい仕事です。 リチウムイオン電池自体は 1970 年代後半に発明されましたが、完全に商品化されたのは 1990 年代初頭で、最初はラップトップ コンピューターや携帯電話などのポータブル電子機器用で、その後は電力供給に使用できる大型バージョンとして使用されました。新世代のEV。

電気自動車は自動車の黎明期から存在しています。 実際、クララ・フォードは、夫のヘンリーが作ったガソリン車よりも、1914 年製のデトロイト・エレクトリックを好んでいました。 しかし、これらの初期のEVやその後登場した他のEVは、主に数十個の重い鉛酸バッテリーを動力源としており、高価で航続距離が限られ、しばしばナマケモノのような進歩を遂げました。 軽量で大量の電荷を蓄えることができるリチウムイオン電池は、コストを削減し航続距離を延ばし（図1を参照）、交通機関の電動化を本格的に開始できるようになりました。 全固体リチウムイオン電池は新たな変革をもたらす可能性があります。

従来のリチウムイオン電池は強力であると同時にリスクが伴うため、自動車メーカーは当初、安全性を向上させるために全固体電池に注目していました。 これは、通常は有機溶媒から作られる液体電解質が含まれており、非常に引火しやすいためです。 したがって、事故によってリチウムイオン電池が損傷したり、充電中に過熱したりすると、爆発して火災が発生する可能性があります。 不燃性の固体電解質を使用することでそれを防ぎます。 固体電解質は、ポリマーやセラミックなどのさまざまな化学物質から作ることができます。 しかし、大量生産の達人であるトヨタですら、当初は全固体電池を長期間にわたって効率的に動作させるのが難しいと感じていました。

固体電解質自体は、必ずしも電池の性能を向上させるわけではありません。 しかし、これにより、たとえばリチウムイオン電池を再設計できるようになり、さらに小型軽量化できるようになり、より少ないスペースに多くのエネルギーを詰め込むことができるようになります。 また、エンジニアはリチウムイオン電池の製造に使用できる材料の範囲を広げ、電池の仕組みを調整することもできます。