ナトリウム･イオン電池は今年生産車に登場
The Sodium-Ion Battery Is Coming to Production Cars This Year
By Steve Hanley
https://cleantechnica.com/ 2023.04.22
リチウムは豊富であるが、電池で使用するために抽出して精製することは困難である。昨年、炭酸リチウムの価格はトン当たり80,000ドル以上でピークに達したが、それ以来大幅に下がっている。奇妙なことに、家庭や学校から数フィート以内の石油やガスの井戸に目を向けない人々は、リチウム採掘の恐怖について心を失っている。家庭や学校の隣ではリチウム採掘は行われていないが、化石燃料の群衆の間では常識や論理は普及していない。
ナトリウムも豊富であるが、リチウムとは異なり容易に入手できる。例えば、炭酸ナトリウムの価格は現在、1トン当り約300ドルである。食塩の主成分の1つであるナトリウムは化学的に リチウムに似ており、炭酸リチウムの価格が高騰しているため、多くの企業が電気自転車用電池のリチウムの代わりにナトリウムを使用する方法を研究している。
化学的には似ているにもかかわらず、今日のナトリウム･イオン電池はリチウム電池よりもエネルギー密度がかなり低くなる。これはデメリットではあるが、少し前まではリン酸鉄リチウム・イオン電池のエネルギー貯蔵能力がひどく不足していたことを覚えておいて下さい。しかし、今日のリン酸鉄リチウム・イオン電池のエネルギー密度は、ほんの数年前のリチウム・イオン電池とほぼ同じである。電池開発は急速に進んでいる。現在入手可能なナトリウム･イオン電池も同様に急速に改善される可能性がある。
一方、ナトリウム電池は低温の影響がはるかに少なく、リチウム・イオン電池よりも多くの充放電サイクルに対応できるようである。最新のナトリウム電池はコバルトやニッケルなど希少な材料を必要としない。CALTとBYDの両社はリチウム・イオン電池とナトリウム･イオン電池を組み合わせた電気自転車用電池パックを導入する予定であると述べている。考えられるのは、ナトリウム電池が低温性能の問題に対処し、リチウム電池が日常の運転における優れた性能のニーズに対応すると言うことである。
CnEVPostによると、CALTは今週の上海モーターショウで、同社のナトリウム･イオン電池が今年末までに発売予定のChery iCARに搭載されると発表した。BYD関係者によると、同社のナトリウム･イオン電池もSeagullから今年下半期に量産される予定であるという。BYDは今週、上海でSeagullに発表した。リン酸鉄リチウム・イオン電池を搭載しており、3つのバージョンがあり、プレセール価格はそれぞれ11,450ドル、12,200ドル、14,000ドルである。新しいモデルは、容量30.08 kWhおよび38.88 kWhのBYDのBlade電池を使用する。ナトリウム･イオン電池搭載車の価格はまだ発表されていない。
中国とナトリウム･イオン電池
ニューヨーク・タイムズ紙は、ナトリウム･イオン電池はエネルギー密度が低いため、リチウム・イオン電池のエネルギー容量と同等にするためにはより多くのナトリウム･イオン電池は必要になると指摘している。つまり、一定量のエネルギーを得るには、より多くのスペースが必要になる。これは車両で使用する場合には問題であるが、送電網規模の電池貯蔵には問題はない。タイムズ紙によれば、リチウムからナトリウムに切り替える電力会社は、太陽電池パネルや風力タービンの近くの空き地に2倍の大型電池を設置するだけですむという。
昨年8月に議会で可決されたインフレ抑制法は、主に世界のリチウム・イオン電池生産における中国の支配を相殺することを目的としている。ニューヨーク・タイムズ紙は、ナトリウム･イオン電池への切り替えにより、電池製造に対する中国の管理がさらに強化される可能性があると報じている。
コンサルティング会社Benchmark Mineralsによると、現在世界中で計画されているか、すでに建設中のナトリウム電池工場20ヶ所のうち、16ヶ所が中国にある。2年後には、中国は世界のナトリウム電池製造能力の95％近くを獲得することになる。ベンチマークはその時点でもリチウム電池の生産量はナトリウム電池の生産量をはるかに下回るだろうと予測しているが、ナトリウムの進歩は加速している。
しかし、ナトリウム電池の製造に関しては、中国にとって1通常の問題がある。世界中のリチウム源の多くを管理しているが、電池の製造に必要なナトリウム源であるソーダ灰へのアクセスはほとんどない。
アメリカは世界中で容易に採掘できるソーダ灰埋蔵量の90％以上を占めている。ニューヨーク・タイムズ紙によると、ワイオミング州南西部の砂漠の下には5,000万年前に形成されたソーダ灰の広大な堆積物がある。何世紀にもわたって、アメリカのガラス製造業界のニーズを満たすために採掘されてきた。
ソーダ灰の天然埋蔵量は最小限であり、アメリカから輸入に頼ることを躊躇しているため、中国は代わりに石炭を燃料とする化学工場で合成ソーダ灰を生産している。はい、その通りである。中国はナトリウム･イオン事業を石炭で推進する予定である。これはでっち上げではないと誓う！
それが十分に悪いことではなかったように、中国の合成ソーダ灰産業には有害な水質汚染の記録があり、その中には2016年に中国中東部でアルカリ・スラグの山が崩壊し、車が流され、主要河川が汚染したことが含まれる。同国の環境庁は業界の浄化に取り組んでいる。
電力会社は新しい技術に関してはリスクに敏感であることで知られている。彼等は時の試練に耐えた実証済みの真の解決策を好む。同タイムズ紙によると、業界はナトリウム･イオン電池の耐久性、例えば実験室だけでなく屋外で何年も放置した後の性能などについて、さらに知りたがっているとコンサルティング会社Lantau Groupの電力部門コンサルタントDavid Fishmanは述べた。
しかし、Fishmanらは現在、ナトリウム電池の開発を注意深く監視している。電池の需要は急速に伸びており、リチウムが永久に主要な材料であり続ける可能性は低い。
テイクアウト
ナトリウムは、価格がリチウムの2～3％しかないため、リチウムの魅力的な代替品である。今週の価格差が新しい電気自転車の価格にどのような影響を与えるかを想像して見て下さい。また、今日のリチウム・イオン電池を悩ませる性能の低下の影響もほとんど受けない。しかし、ナトリウム･イオン技術は10年前のリチウム・イオン技術のようなものである。
それは時間の経過と共に状況が改善しないという意味ではないが、その間に多くの事が起こる可能性があることを示唆している。例えば、新たな資源が発見され、IRAの成果が発揮され始めると、リチウムの価格は下落し続ける可能性がある。
アメリカではソーダ灰が大量に入手できるという事実が、おそらくナトリウム･イオン技術を追求する主な理由であろう。アメリカが電池に関して中国との関係を断ち切りたいのであれば、ナトリウムが進むべき道となるかもしれない。しかし、現在、ナトリウム･イオン電池に関する基礎研究は事実上すべての中国で行われている。
アメリカが新たな敵に対する行進を盗もうとするなら、状況は変わらなければならないが、果たしてそうなるだろうか？クリーン・テクニカ通信センターで聞いた話によると、エネルギー省は今日のテーマについてある程度の研究を行っているが、中国以外ではナトリウム･イオン電池を車両やエネルギー貯蔵に使用する可能性にあまり注目していない。中国では、政府の資金提供を受けた数十の研究所がナトリウム電池の開発に取り組んでいる。今から10年後、アメリカは再び中国の電池技術への依存を嘆き、「何が起こったのか？」を知りたがるかもしれない。
