超急速充電アルミニウムイオン電池はリチウムイオン電池を上回る

オーストラリアの企業グラフェン・マニュファクチャリング・グループ（GMG）は、今日のリチウムイオン・ユニットよりも10倍速く充電できる一方、寿命がはるかに長く、冷却を必要としない新しいタイプのアルミニウム・イオン・バッテリーの興味深い性能テスト結果を発表した。

が行った実験では、オーストラリアの生物工学とナノテクノロジー研究所クイーンズランド大学で行われた新しいバッテリーのコイン型プロトタイプは、次の主要な性能数値を示しました。

まず、出力密度は約 7,000 W/kg です。電力密度は、セルがどれだけ速く充電および放電できるかを数値化します。現在のリチウムイオン電池の出力が 250 ～ 700 W/kg であることを考えると、これは大きな飛躍であり、アルミニウムイオンバッテリーは、約 12,000 ～ 14,000 W/kg を供給できるウルトラキャパシタのレベルにほぼ匹敵します。

第二に、エネルギー密度が 150 ～ 160 Wh/kg であるため、今日の最高の商用リチウムイオン電池の重量当たりのエネルギーの約 60 パーセントしか運ばれません。

エネルギー密度は電気自動車のバッテリーの主要なスペックシートの数値として長い間使用されてきました。エネルギー密度が高いほど、バッテリーパックから得られる航続距離が長くなります。したがって、エネルギー密度だけを見れば、この新しい GMG バッテリーは EV メーカーから一目置かれることはありません。

しかし、そのモンスターチャージレートは、他のいくつかの重要な利点とともに、それを変える可能性があります。 GMGによると、これらの充電は非常に高速で、このアルミニウムイオン技術で動作する携帯電話は1～5分でフル充電できるという。このコンセプトを電気自動車の世界に持ち込むと、60回の充電で同等のテスラと同じXNUMXパーセントの距離を移動できるEVが目の前に現れますが、充電速度が非常に速いため、航続距離はそれほど問題にならないかもしれません。

さらに、ライフサイクルテストではリチウム電池よりもはるかに長持ちし、2,000 回のフル充放電サイクルを経ても性能に明らかな劣化はまったくなく、非常に安全で発火の可能性が低く、リチウム電池よりもリサイクル可能です。耐用年数の終わりに。そして、はい、リチウムは必要ありません。世界のリチウム生産と購入の約90％が中国を経由しているため、世界のサプライチェーンは貿易紛争において間違いなく脆弱である。

GMG バッテリーのもう XNUMX つの利点は、優れた熱性能です。膨大な速度で充電および放電を行っている場合でも、過熱することはないようです。 GMGマネージングディレクターのクレイグ・ニコル氏は、「今のところ温度の問題はない」と述べた。フォーブス誌のインタビュー。「（車両に搭載されている）リチウムイオン電池パックの 80% は冷却に使用されています。冷房や暖房がまったく必要なくなる可能性が非常に高いです。過熱することはなく、これまでのテストでは氷点下でも問題なく動作しています。現在、100 kWh パックで約 XNUMX kg を占める冷却または加熱用の回路は必要ありません。」

この事実により、距離の方程式が変わります。上で説明した 100 kWh のバッテリーを例にとると、同じ重量の GMG バッテリーは 60 kWh しか充電できません。しかし、追加の 80 kg の冷却装置が必要ない場合、GMG 搭載車は追加の 80 kg のセルを実行でき、封筒の裏によれば合計 72.8 kWh が得られることになり、さらに大幅に高速化されます。これにより、射程距離に対する不安はほぼ解消される可能性があります。

これは、特に、退役するまでに数台の車両より長持ちする可能性のあるバッテリーでは、かなり説得力のあるトレードオフのように思えます。

GMGはコイン型セルのプロトタイプで技術をテストしており、今年後半にさらなるテストのために顧客に送る予定だ。

しかし、これらのことには常に問題がありますが、他の考慮事項もあります。

250つは充電インフラです。携帯電話は送電網に負荷をかけずにすぐに充電できますが、電気自動車は現時点ではそれができません。テスラのスーパーチャージャーはすでに最大 60 kW の速度で電子を送り出しており、これは約 15 分で 10 kWh のエネルギー伝達に相当します。わずか 2.5 倍の速度で充電したい場合は、充電ケーブルで XNUMX メガワットを瞬時に供給できる必要があります。

参考までに、一般的な石炭火力発電所の総出力は約 600 メガワットです。つまり、240 台の超高速充電車が同時に電源に接続された場合、瞬時に電力網に 10 回分の負荷がかかることになります。発電所全体。これは、今日のバッテリーよりも 60 倍速く充電できます。 GMGによれば、一部のセルよりもXNUMX倍の速度で充電できる可能性があるという。

したがって、特に世界が石炭やガスなどの需要の急増に合わせて急速に充電できるものではなく、再生可能エネルギー源に向かって進んでいる中で、超急速充電電気自動車の規模拡大は間違いなく困難になるだろう。そして、充電ステーションが敷地内に独自の高速放電エネルギー貯蔵庫を備え、グリッドから低速でトリクル充電したとしても、これほど多くの電子を急速に移動するには、ボックスから車までの膨大なケーブルも必要になります。

もう 100 つは、GMG のバッテリーの重要な成分です。これは、GMG の製造プロセスでアルミニウム分子が内部および周囲に拡散される多孔質グラフェンです。 GMGは、高品質のグラフェンを低コストかつ拡張可能な量で生産できると述べているが、これらの電池が大規模に製造された場合にどれくらいのコストがかかるかについては数値を明らかにしていない。グラフェンの価格は XNUMX グラムあたり約 XNUMX ドルで推移しているため、「低価格」バージョンであっても最終的にはかなり高価になる可能性があります。

そして最後はタイムラインです。皆さんも痛感していると思いますが、テストベンチと最終製品の間には多少のギャップが存在する傾向があります。自動車会社に関してはなおさらです。 GMGは、今年末までに非常に小規模な顧客テスト用のコイン電池のプロトタイプを作成し、パウチ電池も開発中であると述べているが、これらがいつ大規模に市場に投入されるかについては全く見通しが立たない。