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電気の発見は世界を変え、人々の生活をより安全、より健康、より効率的、より快適にする一連の発明を生み出しました。バッテリーはこの発見を次のレベルに引き上げ、電気を貯蔵し、それをモバイルデバイスへの電力供給に使用する方法を提供します。

現在、リチウムイオン電池が市場を独占しているが、より安全で高容量の固体電池が将来的には世界の電源となり、人類が気候変動の影響から逃れるのに役立つ可能性さえある。

次世代CeraCharge材料として開発された全固体電池セル。画像出典：TDK公式サイト

小さなバッテリーから始める

現在、いくつかの小型固体電池が一部の時計や医療用インプラントに使用されています。

日本の電子機器メーカーTDKは、CeraCharge全固体電池の新バージョンの開発に成功したと発表した。単位体積エネルギー密度は 1,000 ワット時/リットルと高く、TDK の従来の全固体電池のエネルギー密度の約 100 倍です。 TDKはこの電池の独自技術について多くの詳細を明らかにしていないが、リチウム合金アノードと酸化物ベースの固体電解質を使用しているため、「非常に安全」であると述べている。

CeraCharge バッテリの新バージョンのエネルギー貯蔵能力は、バッテリ寿命の延長やよりコンパクトな設計が間もなく現実になることを示しています。さらに、この電池は、エネルギー密度が高く、使い捨てボタン電池に代わる再充電可能な電池として期待されています。

TDKは当初、この電池をワイヤレスヘッドフォン、補聴器、スマートウォッチなどの小型電子製品に適用する予定で、スマートフォンなどのより広範な市場にも参入したいとの意向も表明した。

TDKエネルギー開発部の佐藤博課長は、「電池面積が大きくなるにつれて、均一かつ高密度な構造を製造することがますます困難になり、亀裂や変形などの構造欠陥が発生する可能性がある」と述べた。まずは小型電池からスタートし、生​​産と実践経験を積み、徐々に大型電池の商品化の可能性を探っていきます。」

徐々に工業化に向けて進む

現在、リチウムイオン電池の費用対効果と性能は大幅に進歩しているにもかかわらず、充電時間の制限、航続距離の不安、安全性への懸念が依然として、電気自動車が内燃エンジン車に完全に置き換わることを妨げる主要な障害となっている。このような状況において、全固体電池は電気自動車の技術革新の強力なツールとして、研究開発段階から徐々に工業化へと移行しつつあります。

2023年、トヨタは日本のエネルギー会社出光興産と提携し、2027年から2028年にかけて全固体電池の生産を開始すると発表した。

メルセデス・ベンツも全固体電池に強気だ。同社は、自動車用全固体電池はリチウムイオン電池のほぼ2倍の航続距離を提供できると考えており、2030年までにそのような電池を量産する予定だ。

最近、フォルクスワーゲン傘下の電池会社であるPowerCoは、米国の全固体電池開発会社であるQuantumScapeと戦略的提携を結び、全固体リチウム金属電池技術を導入し、最大500万人のニーズを満たす電池の生産を目指しています。毎年100万台の電気自動車。

QuantumScape の独自の技術は固体電解質と液体電解質を組み合わせてデンドライトの問題を効果的に回避し、電気自動車の航続距離を既存の 500 キロメートル以上から 800 キロメートルに延長することが期待されており、これにより全固体電池技術の商業化がさらに促進されることになります。

電力網のエネルギー貯蔵

現在、リチウムイオン電池は電池エネルギー貯蔵システムの中核ですが、全固体電池は、その優れた安全性、より長いサイクル寿命、より高いエネルギー密度により、潜在的により優れたソリューションとみなされています。しかし、全固体電池を大規模に応用するには、大型電池の高い製造コストと複雑なプロセスを克服する必要があります。

Dragonfly Energy は、この問題の解決に努めている企業の 1 つです。同社は2023年に、グリッドエネルギー貯蔵分野における全固体電池の製造における技術的障害を取り除くことが期待される製造技術特許を取得した。同時に、米国の電池メーカーであるION Storage Systemsは今年4月に新工場を立ち上げ、グリッドストレージや電気自動車などの分野のニーズを満たすセラミック電解質とリチウム金属負極を用いた全固体電池の生産に注力している。 2028年までに生産能力を0.5GWhまで拡大することが目標だ。

多様な素材形状

全固体電池を搭載した電気自動車が大規模に市販されるまでにはまだ数年かかる可能性があり、クリーンな電力網の構築にさらに時間がかかる可能性もありますが、この技術は研究段階から工業化まで着実に進歩しています。励ます。

今年1月、米国ハーバード大学の研究者らは、負極にシリコンを含む10分で充電できる全固体電池を発売した。 7月末、デンマークの研究者らは、岩石に含まれる鉱物から作られたリチウムを含まない固体電池を開発したと報告した。この固体電解質材料は安価で効率的で環境に優しく、固体リチウムベースよりも性能が優れている。電解質。

イノベーションの波が押し寄せ続ける限り、将来の世界では多様な材料形態の全固体電池技術が登場し、電気自動車に長寿命の「活力」を与え、電力網が前例のないクリーンさを実現するのにも役立つでしょう。人類は、よりグリーンでより効率的なエネルギーの新時代に向かって進んでいます。 （張佳新記者）