電気自動車メーカーが望んでいるのは、コストの安いバッテリーとエネルギー密度の高いバッテリーのXNUMXつです。 （彼らも発火する傾向がなかったらいいのですが。）残念ながら、これらXNUMXつの目標はほとんど相互に排他的です。 リン酸鉄リチウム電池は低コストですが、エネルギー密度が比較的低くなっています。 コバルト、ニッケル、またはその他の鉱物を含む従来のリチウムイオン電池は、利用可能なエネルギー密度が最も高くなりますが、高価です。 市場は分岐し始めており、より高価なバッテリーが高級車に搭載され、より安価なバッテリーがより安価なモデルに電力を供給するために使用されています。

覚えておくべきことは、バッテリーの研究が世界中の研究所で行われているということです。 探求されている可能性はたくさんありますが、商業的な量で生産できるようになるまでには至っていません。 覚えておくべきもうXNUMXつの要因は、バッテリーメーカーがバッテリーセルを製造する機器に数十億ドルを投資していることです。 既存の製造プロセスを利用できない新しい技術は、業界から冷ややかな歓迎を受けるでしょう。

ナトリウムイオン電池

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くらい長い間使用されてきました。 ナトリウムはリチウムの300倍も豊富であるため、はるかに安価ですが、初期のナトリウムイオン電池はエネルギー密度が低く、寿命も短かったです。 リチウムイオンはエネルギー貯蔵産業の最愛の人となり、ナトリウムは電池研究の裏水に追いやられました。

しかし、状況は変化しています。 今年のXNUMX月に、 CATLが発表 エネルギー密度160Wh / kgのナトリウムイオン電池セルを開発しました。 最高のリチウムイオン電池は240Wh / kgを貯蔵できますが、LFP電池はその160 Wh / kgの数値に近いです。 CATLは、ナトリウム電池のエネルギー密度を200年の生産開始までに最大2023 Wh / kgにする計画であると述べています。XNUMX月、中国の産業情報技術省は、ナトリウムの開発、標準化、および商業化を優先すると発表しました。 -イオン技術。

ナトリウム電池は、他の電池よりも長い耐用年数とより速い充電時間を約束します。 ワシントンポスト、 これは、今日のバッテリーセルよりも30〜50％安価である可能性があると主張しています。 それについて少し考えてみましょう。 より安く、より長持ちし、急速に充電され、適切なエネルギー密度—嫌いなものは何ですか？ テスラモデルSの格子縞では使用できないかもしれませんが、20,000ドル未満で販売される価格の車両で家を見つけることができます。 世界中に散らばっている数百のモデルS格子縞と、数百万の低コストで高効率の電気自動車のどちらがいいですか？

リチウム硫黄電池

リチウム硫黄電池 最大600Wh / kgのエネルギー密度を備えています。これは、入手可能な最高のリチウムイオン電池の800倍以上です。 それが何を意味するのか想像してみてください。 XNUMXマイル以上の範囲の車が可能です。 それは良い。 しかし、Li-S電池は電極を食べる傾向があります。 良くないね。

オーストラリアのメルボルンにあるモナッシュ大学の研究者たちは、Li-S電池の電極を作るために使用される処方に少量の砂糖を加えることで問題を解決したと考えています。 「この技術により、XNUMX年以内に、電気バスやトラックなど、メルボルンからシドニーまで充電せずに移動できる車両が生まれる可能性があります。 また、軽量が最優先される配送および農業用無人機の革新を可能にする可能性もあります」とMainakMajumder教授は語っています。 駆動。 研究は最近ジャーナルに掲載されました ネイチャー·コミュニケーションズ。 研究者たちは、砂糖から供給されるブドウ糖を加えることで、バッテリー内の硫黄化合物による汚染から電極を保護することを発見しました。

科学は過去にインスピレーションを見つけることができる場合があります。 研究者たちは、1988年に発表された地球化学レポートの影響を受けたと述べています。このレポートでは、砂糖ベースの物質は、硫化物と化学結合を形成したときに堆積物の分解に抵抗する能力があると説明されています。 彼らは新しいLi-Sバッテリーのプロトタイプをテストし、少なくとも1,000回の充電/放電サイクルでリチウムイオン同等物を上回っていることを発見しました。

「各充電は長持ちし、バッテリーの寿命を延ばします」と筆頭著者のYingyiHuang氏は言います。 「そして、バッテリーの製造には、エキゾチックで有毒で高価な材料は必要ありません。」 共著者のMahdokhtShaibaniは、Li-S電池が商業生産に入る前に克服する必要のある重要な課題が残っていると付け加えています。 「バッテリーのカソード側の課題の多くは私たちのチームによって解決されましたが、この有望な技術の大規模な取り込みを可能にするために、リチウム金属アノードの保護にさらなる革新が必要です。角を曲がったところです。」

この研究は、タイに本拠を置くEnserv Groupのオーストラリア子会社によってサポートされており、最終的にはオーストラリアでリチウム硫黄電池を製造することを望んでいます。 「私たちはこの技術を使用して、電気自動車や電子機器の成長市場に参入することを目指しています」と、EnservAustraliaのマネージングディレクターであるMarkGustowskiは述べています。 「オーストラリアで最初のリチウム硫黄電池をオーストラリアのリチウムを使用して約XNUMX年以内に製造する予定です。」

食品廃棄物からのアノード

バージニア工科大学の研究者は、食品廃棄物からバッテリーアノードを作る方法を見つけたと言います。 「この研究は、充電式バッテリーの持続可能なエネルギー問題を解決する上でのパズルの一部になる可能性があります」と、VTの農業生命科学大学の食品科学技術学部の准教授であるHaiboHuangは述べています。 「これらの再利用可能なバッテリーの需要は急増しており、バッテリーの環境への影響を減らす方法を見つける必要があります。」

予備的な結果に基づいて、研究者たちは、食品廃棄物の繊維成分が、バッテリーのアノード、バッテリーのマイナス端子として使用できる高度な炭素材料を開発するための鍵であることを発見しました。 「リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属をホストするために農業廃棄物由来の炭素材料を使用するという独自のアプローチは、農業廃棄物の処理とバッテリー技術に大きな進歩をもたらすでしょう」とFengLin教授は報告書によると述べています。 技術ネットワーク.

XNUMX人の研究者は、バスケットボールをしているときに食品廃棄物を使用するというアイデアを思いつきました。 「世界中に食品廃棄物がたくさんあるので、食品廃棄物を電池材料に変換してみませんか」と黄氏は言います。 「これらの廃棄物のほとんどはゴミに入れられ、埋め立て地に送られます。 バッテリー側を解決する必要があります。 食品加工技術者として、食品の組成を変えることができます。 タンパク質と脂質をいくつかのミネラルと一緒に取り出して、それがバッテリーの性能にどのように影響するかを確認することができました。」

彼らはさまざまな種類の食品廃棄物をテストして、バッテリーの製造にうまく使用できるかどうかを確認しました。 彼らは、特定の化合物を方程式から削除すると、セルロース、ヘミセルロース、およびリグニンの必須化合物が、熱処理後にバッテリーに使用できることを発見しました。

このテクノロジーの予想される初期使用は、バッテリーのサイズが要因ではないデータセンターまたはその他の大規模なエネルギー貯蔵施設向けの手頃なエネルギー貯蔵ソリューションです。 彼らの研究は、彼らが発明したプロセスから現在生じている炭素中の不純物を減らすことに焦点を合わせます。

「私たちはXNUMXつの異なる業界でXNUMXつの緊急の問題を解決する機会があります」とHuang氏は言います。 「食品サプライチェーンにおける食品の生産と輸送には、すでに多くのエネルギーが投入されています。 食品廃棄物から価値を取り戻さなければなりません。 バッテリーの製造では従来のカーボンとは異なる材料が求められるため、これは絶好の機会です。」

そして、トヨタがあります

画像提供：トヨタ自動車

最後に、今日のバッテリーニュースの大要で、トヨタがバッテリー技術と生産に多額の投資をすることを決定したという言葉があります。 トヨタは、世界の他のほぼすべての自動車メーカーと同様に、全固体電池に注目していることを私たちは知っています。 全固体電池は、実際に電子を貯蔵する半液体ペーストを柔軟なポリマーに置き換えます。 その結果、火災につながる可能性のある過熱の傾向が少なくなり、充電性能とバッテリー寿命が向上します。 しかし、テクノロジーはまだ完全には存在していません。 QuantumScape, StoreDot、およびSakti3は、それらが近いと信じています。

による ベルジェ, トヨタは今週、13.6年までに10のバッテリー生産ラインを作るために2025億ドルを投資すると発表しました。最終的に、同社は、年間70GWhのバッテリーを生産できる200ものバッテリー製造施設を世界中に持つ可能性があると述べています。 それを展望すると、フォルクスワーゲンとフォードはどちらも、電気自動車のバッテリー生産が240年までに年間2030GWhに達すると予想しています。

トヨタは、材料とセルの設計の改善により、投資がバッテリーのコストを30％削減するのに役立つことを期待しています。 また、より効率的な電気自動車を製造し、30キロメートルあたりのエネルギー消費量を50％削減することも計画しています。 「この車両とバッテリーの統合開発により、4年代後半のトヨタBZ2020Xと比較して、車両XNUMX台あたりのバッテリーコストをXNUMX％削減することを目指しています」と同社の最高技術責任者である前田正彦は述べています。

これは、強力なトヨタが乗用車用の水素燃料電池技術をやっと諦めた兆候ですか？ 豊田章男CEOの事務所からは、電気自動車に対するある種の敵意が会社に浸透しているが、そうなることを期待しよう。 最近、トヨタは、ジョー・バイデン大統領の電気自動車イニシアチブを遅らせたり、狂わせたりするためにロビイストを雇ったとして非難されています。

テイクアウト

バッテリー技術の世界は急速に変化しており、最新のニュースすべてに追いつくのは困難です。 唯一の問題は、EV革命をターボチャージャーするのに間に合うように、より安く、より長持ちし、より速く充電するバッテリーが市場に出るかどうかです。 10年または15年で利用可能になる可能性のある新しいテクノロジーについて話すには遅すぎます。 世界は今、電気自動車を必要としています。

興味深い質問のXNUMXつは、より多くの電気自動車が道路に出ると、化石燃料会社はどうなるのかということです。 最近、EVが移動したことを報告しました XNUMX億ガロンのガソリン 去年アメリカで。 それは、人々がガソリンをたくさん含んでいることであり、業界にとっては悪い兆候であり、フォードとGMが新しい電気自動車とトラックを市場に出す寸前に立っているため、ニュースはさらに悪化するでしょう。 イノベーションのペースは急速で、スピードを上げています。 電気輸送の黄金時代が間近に迫っており、日々近づいています。

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出典：https：//cleantechnica.com/2021/09/14/new-really-new-ev-battery-news-its-new-really/