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Jan 13, 2024

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リチウムイオン (Li-ion) バッテリー技術の改良には、数十年にわたる努力が費やされてきました。 性能は向上し、コストは下がっていますが、進歩しても航続距離に対する不安を取り除くことはできません。

リチウムイオン (Li-ion) バッテリー技術の改良には、数十年にわたる努力が費やされてきました。 性能は向上し、コストは下がっていますが、進歩しても航続距離に対する不安を取り除くことはできません。 全固体電池でそれができるでしょうか？

特に「新しい」電気自動車 (EV) ドライバーの間で蔓延している航続距離不安は、さまざまな原因による問題です。 これらには、公共の充電インフラが明らかに不足していることや、現在のリチウムイオン電池技術の圧倒的な性能が含まれます。 価格も要因です。航続距離に不安があり、定価も高くなるのであれば、なぜ電動に切り替えるのでしょうか?

国際エネルギー協会によると、2021 年の新しいバッテリー電気自動車の世界平均は 36,000 ドル強で、2020 年に比べ 7% 下落しました。新しいプラグインハイブリッド電気自動車 (PHEV) の価格は 51,000 ドルで安定しています。 低価格の中国製EVモデルの流入にも関わらず、EVの数量加重平均価格（VWAP）は2023年全体で約5万2800ドルになるとスタティスタは予想している。

EVの価格の大部分を占めるのはバッテリーです。 別のテクノロジーにより、価格と範囲の両方が改善されるでしょうか? 全固体電池 (SSB)、およびその親戚である半固体電池 (SSSB) が挙げられます。

リチウム電池は、液体電解質によって分離されたカソードとアノードで構成されており、電子が通過できるため、EV用のエネルギー生成が可能になります。 SSBはリチウムイオン電池と比べて固体電解質を使用しており、セパレータの役割も果たします。 SSB は強固な構造により安定性が向上し、損傷した場合でも形状を維持できるため安全性が大幅に向上します。 SSB には、リチウムイオン電池と比較して次のような重要な違いがあります。

ソース: フラッシュバッテリー

SSB のライフサイクルもはるかに長く、トップスピードによれば、一部の SSB は 5,000 サイクル後も容量の 90% を維持できる可能性を示しています (従来のリチウムイオンの場合、寿命は 2,000 ～ 3,000 サイクルですが、リチウム鉄リン酸塩電池、LiFePO4 または LFP では、これが最大 4,000 になります)。

リチウムイオン電池技術の共同開発者であるジョン・B・グッドイナフ氏と研究者のマリア・H・ブラガ氏によると、「ガラス固体電池」はアルカリ金属陽極（リチウム、ナトリウム）を使用することで3倍のエネルギー密度を提供できるという。またはカリウム）、寿命が長くなります。 さらに、ガラス電解質を使用した SSB は、-20°C の低温でも動作できます。

スマートウォッチやペースメーカーなどのさまざまなデバイスに使用される SSB は、EV 業界に対応するために綿密なプロセスを必要としました。 業界に新たな時代を切り開く準備ができているEVにとって、SSBは避けられない重要性を持っています。 最も重要なことは、SSB の出現は、予想通り 2030 年代初頭にリチウムイオン電池と SSB 電池が広く普及すると役に立たなくなると予想される内燃機関 (ICE) の決定的な終わりを告げることです。

SSB は EV の航続距離を大幅に延ばし、リチウムイオン電池と比較してほぼ半額の価格で 2 倍の走行距離を実現します。 トヨタによれば、多くの自動車メーカーがこの技術に興味を持っており、EVの平均航続距離は最大1,000～1,200kmに達し、わずか10分で充電できるようになるという。

当然のことながら、ほぼすべての大手自動車メーカーが新世代バッテリーに関心を持っており、一部の自動車メーカーはすでに SSB に重点的に取り組んでいます。

トヨタのSSBプロトタイプ。 出典：トヨタ

SSB と同様に、半固体電池技術も M24 を中心に開発されてきました。 半固体電池には、液体電解質を含む電極と含まない電極が 1 つあります。 小型で安定性が高く安全な半固体電池は、エネルギー密度が高く、リチウムイオン電池よりも安価です。 ドローンからスマートウェアラブルデバイスまで、半固体電池はEVを含む幅広い分野で使用されています。

24M は 2015 年に、コストを約 50% 削減できる新しい半固体リチウム電池セル設計を発表しました。 4年後、24Mは、ストレージ用のLFPとモビリティアプリケーション用のNMCバッテリーに追加される改良層として提示されたデュアル電解質技術について語った。 24Mは、2022年にリチウムイオン電池の設計を簡素化し、不活性材料の必要性を最大80％削減し、コストを40％削減し、特別に製造された400～500Wh/kgのエネルギー密度のリチウムイオン電池を提供したと発表した。航空業界向け。 24M のソリューションは、EV やエネルギー貯蔵などの他の市場を対象としています。