全固体電池 – 1200 km 走行および 10 分の充電: いつ大量生産されますか?

最近では、2014 年から 2018 年にかけて、世界は全固体電池 (STA) の生産組織化における本格的なブームを目の当たりにしました。さらに、家電製品、ガジェット、電気自動車の両方に適用されます。


たとえば、2016年、フィスカー社（今年破産申請）のトップは次のように約束した。 電気自動車 TTA を使用すると、充電なしで 500 マイル走行できるようになりますが、400 か月後には 300 マイルに減り、その後 2017 マイルに減りました。ダイソンの最高経営責任者（CEO）であるJ・ダイソン氏は2021年、自社が2019年以上全固体電池の開発に取り組んでいることを明言した。しかし、同氏は、自社の電気自動車にXNUMX年に発売が予定されているTTAを搭載するかどうかの質問には答えなかった。 XNUMX年秋、プロジェクトは中止となった。


しかし、最も先を行ったのは中国人だ。2018年、新興企業青島能源開発有限公司のリーダーの一人が、TTA生産のための生産ラインが昆山に導入されたと公に発表した。このプロジェクトには 144 億 2020 万ドルが投資されました。この送電線の容量は、700 年までに年間 14 MWh に達する予定です。これは、生産されたバッテリーが約XNUMX台の電気自動車に十分な量になることを意味します。しかし今日現在、その結果については何も聞いていない。


フォルクスワーゲン、BMW、トヨタの懸念を代表する者らは当時、より慎重な声明を発表した。最初の人は、2025年までにTTAの量産について話しました。投資額は100億ドルに達しました。バイエルン州の自動車メーカーは、新興企業ソリッド・パワー（米国）と契約を締結した。ヒュンダイは、TTAの生産を組織するプロジェクトを開発中であると報告したが、期限は示されていない。


それ以来、情熱の強さはいくらか減少し、パンデミックは「その役割を果たしました」。しかし、エネルギーを大量に消費する電池の製造への関心は消えていない。これについては後ほど説明しますが、まず、これがどのような「怪物」であるかを理解する価値があります。それは全固体電池です。非液体電解質は 19 世紀に知られていました。しかし、それに対する強い関心が再び高まったのは、現在と過去数世紀の変わり目になってからです。

全固体電池を一般的な言葉で言うと

その製造には、全固体電池と呼ばれる特殊な技術が使用されています。英語から翻訳すると、「固体のバッテリー」。 TTA とその以前の製品の主な違いは、複合 (ポリマー) 材料である電解質を使用していることです。ほとんどの場合、これらは硫化物、無機酸化物、またはセラミックです。各開発者は独自の公式を持っており、それを秘密にしています。


リチウムイオン電池は液体、ゲル、または含浸物を使用します。しかし、全固体電池の動作原理は同じです。充電中、イオンは陰極（その役割は空気、金属、または硫黄によって果たされます）から陽極（リチウムでできている場合があります）に移動します。消費されます、その逆も同様です。粒子の移動は電解質を介して行われます。全固体電池の長所と短所を評価してみましょう。

エネルギー密度の向上と補充の迅速化

リチウムイオン電池と比較して、TTA は単位体積 (重量) あたりにより多くの容量を蓄えることができます。簡単に言うと、同じ重量と寸法の全固体電池を使用すると、電気自動車の航続距離が長くなります (走行距離の増加は 20 ～ 30% になります)。リチウムイオン電池を搭載した自動車が走行する距離を考えると、はるかに小さいサイズと重量の TTA によって同じ距離が保証されます。


全固体電池は、リチウムイオン電池よりも速く充電されます。重要なのは電流の伝導性の向上であり、オームの法則によれば内部抵抗の低下につながります。バッテリーの充電速度に関する最新の成果についてさらに詳しく説明するのは理にかなっています。

TTA の量産に最も近いのは誰ですか?

昨年の秋、トヨタは出光（日本の石油企業）と協力して技術的な「進歩」を遂げ、2027年にTTAの量産を開始する準備ができたと発表した。新しいバッテリーのおかげで、電気自動車の航続距離は1200kmに達し、充電時間は10分に短縮されます。日本の自動車メーカーは2006年から全固体電池を開発している。


すでにこの秋、台湾企業ProLogium Technologyの代表者は、複合シリコン陽極を備えた世界初の電池の開発を発表した。バッテリーは 60 分で容量が 5% 回復します。これは電気自動車が約300km走行するのに十分な量だ。


全固体電池は今年2023月にパリで開催された年次モーターショーでデモンストレーションされた。 ProLogium Technologyの代表者はショーで、バッテリーのエネルギー密度と充電速度の向上という点で「XNUMX年以来、当社は競合他社を上回っている」と述べた。


ただし、量産開始や新製品の価格については何も報じられていない。 2028年に自社の全固体電池の大規模生産を開始すると約束した日産自動車にも注目だ。そして中国では、CASIP計画が州レベルで導入され、2030年までに組立ライン生産にTTAを導入することを規定している。

低コストと安全性

最初の利点は、コバルトなどの高価なコンポーネントの使用量が少ないことに関連しています。全固体電池の構成部品は非常に少なく、セパレーターやその他の要素が欠落しています。リチウムイオン電池はサイズと重量が大きくなります。 TTA は冷却を必要とせず、耐用年数が長く、継続的な充放電でも摩耗がほとんどありません。


このようなバッテリーは、リチウムイオンバッテリーよりも環境への危険が少ないです。後者にはフッ素化合物が含まれており、バッテリーが損傷したり過負荷になったりすると放出される可能性があります。また、TTA は自己放電レベルが非常に低いため、爆発や自己発火が発生せず、電解液がこぼれることはありません。革新的なバッテリーの利点はこれで終わりますが、欠点はどうでしょうか?

TTAの短所

1つ目は製造の複雑さです。製品には精密な技術が必要です。必要な密度を備えた均質な構造を有する固体電解質を使用する必要があります。ほんのわずかな不純物でも、製品の信頼性と効率が大幅に低下します。

現在積極的に取り組んでいる次の欠点は、酸素、湿気、低温に対する感度が高いことです。寒冷地では、TTA で問題が発生し、容量が低下します。バッテリーを加熱するか、異なる固体電解質を使用した製品を開発する必要があります。もう 1 つの欠点があります。それは、世界標準がないことです。これは、さまざまなタイプの TTA と特定の電気自動車モデルとの互換性の障害となる可能性があります。


TTA メーカーと政府機関、自動車会社、その他の関係者の協力が必要です。しかし、これは言う価値があります。全固体電池の長期的な使用経験がないため、今日、全固体電池の長所と短所はすべてまだ研究されていません。

結論と一般化

電気自動車を連続生産している大手自動車メーカーは、TTA が未来であることに疑いの余地を持っていません。これは、TTA プロジェクトへの多額の投資によって間接的に証明されています。上で書いたように、トヨタは2025年から27年の計画で量産の実現に最も近づいている。


セラミック電池を開発する米クオンタムスケープ社に出資したＶＷも同様のタイミングを示している。ヒュンダイ、起亜自動車、メルセデス、ステランティスは、ポリマーをベースにした全固体電池を製造する会社、Factorial Energy (USA) を優先した。結論としては、世界の大手自動車メーカーの多くは、2030 年以前でもシリアル TTA を搭載した電気自動車が市場に登場すると確信しているということです。