インドはナトリウム･イオン電池革命の機が熟している；ここに理由がある
India Is Ripe for the Sodium-Ion Battery Revolution; Here Is Why
https:/www.downtoearth.org.in/ 2022.06.28
インドでは、気候変動対策のための対話が加速している。同国は2022年連邦予算の4つの優先度の高い議題の1つとしてエネルギー転換を維持するか、経済を脱炭素化するための第26回締約国会議で野心的な目標を設定するかにかかわらず、気候変動対策のための政策を強化し、グローバル・リーダーとして浮上している。
インドのオフグリッド・エネルギー貯蔵市場は2030年までにエネルギー需要の50％を再生可能エネルギー源から満たし、蓄電池に対する需要をもたらすことを目指しているため、指数関数的に拡大すると予想されている。インドは蓄電池の需要をさらに増やしたいと考えている。したがって、2030年までに電気自動車の販売浸透率を自家用車で30％、商用車で70％、バスで40％、二輪車と三輪車で80％に引き上げる計画である。
現在、インドのエネルギー貯蔵ニーズを満たすための2つの主要な商業オプションは､リチウム・イオン電池と鉛蓄電池である。鉛蓄電池は手頃な価格、材料の入手し易さ、リサイクル率により、インドで特に二輪車および三輪車の電気自動車の製造に非常に人気がある。しかし、これらの電池は長年の革新と人気にもかかわらず、様々な社会的、環境的、安全関連の問題を抱えている。鉛蓄電池は電気自動車の先駆的な電池であるが、その低エネルギー密度と爆発的な可能性のために、ユーザーの利便性に対する懸念を提起している。
国の支配的な非公式リサイクル部門から放出された鉛の人体への蓄積は、中枢神経系のニューロンに損傷を与え、子供の精神的成長を妨げるため、致命的になる可能性がある。鉛蓄電池はcradle-to-gate modelで支配的なリチウム・イオン電池化学の1つであるニッケル・マンガン・コバルト電池よりも13.3％多くの排出量を節約する。しかし、利用と廃棄が考慮されれば、その排出量は69％増加する可能性がある。
リチウム・イオン電池はその高いエネルギー密度、コンパクトなサイズ、およびサイクル寿命の向上により、世界市場で高い商業的価値を得ている。世界の電気自動車製造の牽引役であることは別として、電子機器のエネルギー貯蔵やオフグリッド電源に使用されている。これらの電池は、鉛蓄電池と比較して性能が優位である。しかし、材料の不足とコストの上昇は、生産の拡大を抑制する。リチウム、コバルト、マンガン､銅は電池製造に消費される金属である。これらは地理的に制約があり、電池製造コストを増加させ、その精製はエネルギー集約的であり、炭素残留物が残っている。これらの欠点のために、市場は有望な代替品であるナトリウム･イオン電池の可能性を捉えることに目的を向けてきた。
持続可能な選択肢
ナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池と同様に充電可能であり、電池の充放電中に電極間でナトリウム･イオン多くの移動を必要とする。これらの電池の陽極は地球上で7番目に豊富な材料であり、容易にアクセス可能な鉄・ニッケル・マンガンであるナトリウムから製造されている。研究によると、ナトリウム･イオン電池の製造コストはニッケル・マンガン・コバルト電池よりも20～30％安いことが示唆されている。彼等は技術の進歩と商業化によるさらなるコスト削減の可能性を秘めている。
さらに、ナトリウム･イオン電池はcradle-to-gateのライフサイクル比較において、リン酸鉄リチウム電池よりも地球温暖化係数が45％低く、ニッケル・マンガン・コバルト電池よりも約25％低い。ナトリウム･イオン電池は既に1kg当たり最大160 kWhのエネルギー密度に達しており、これはリン酸鉄リチウム電池とニッケル・マンガン・コバルト電池の約75％に相当し、固定蓄電池の競争力を高めている。また、容量の保持、湿気への耐性、およびリチウム・イオン電池サイクルの延長に伴う一般的な現象である電圧フェードをほとんど持たないと言う肯定的な結果も示している。
ナトリウム･イオン電池は-30 – 60℃の範囲で動作可能な温度でリチウム・イオン電池よりも高い動作安全性を持ち、他の電池化学よりも温度耐久性が高くなる。興味深いことに、ナトリウム･イオン電池は輸送中の事故を避けるためにゼロボルトに排出することができ、輸送コストも削減される。
ナトリウム･イオン電池は有望な代替手段である。しかし、リチウム・イオン電池とナトリウム･イオン電池は、コスト、リサイクル、エネルギー密度などの要因により、強力な市場支配権を持っている。技術の進歩により、特定のリチウム・イオン電池は最大300 Wh/kgのエネルギー密度に達しており、重くて高速の電池電動車両に適している。
2019年の調査報告書によると、ナトリウム･イオン電池の kWh貯蔵当りのコスト(kWh当たり223.4ユーロ)は、ニッケル・マンガン・コバルト電池(168.5€/kWh)よりも高いが、リチウム・イオン電池のリン酸鉄リチウム電池(229 €/kWh)バリアントよりもわずかに低い。ナトリウム･イオン電池はライフサイクルの80％で2,000回充電することもでき、最大4,000～6,000回の充電が可能なリチウム・イオン電池と競合するためにはさらに改善が必要である。
ナトリウム･イオン電池の未来
ナトリウム･イオン電池は世界的に注目を集めている。世界最大の電池製造会社であるContemporary Amperex Technology Co Ltd.は、世界市場でリチウム・イオン電池と商業的に競争できるナトリウム･イオン電池のプロトタイプを開発している。これらの電池の第一世代は、160 Wh/kgのエネルギー効率に達しており、-20℃という低い温度で90％の容量で機能することができる。同社は、ナトリウム･イオン電池とリチウム・イオン電池を電気自動車に併用して、エネルギー容量を維持しながらリチウム・イオン電池の環境への影響を最小限に抑えるAB]システム解決策を考案した。
インドでは、エネルギー貯蔵市場は日の出の分野である。しかし、Reliance Industriesがナトリウム･イオン電池製造の大手企業であるFaradionを1億3,500万ドルで買収したことは、国内のプレーヤーが固定蓄電池と電気自動車の両方に好都合な代替品に投資することで電池技術の多様化に取り組んでいることを示している。Faradion SIBsはリチウム・イオン電池に匹敵するエネルギー密度と特許取得済みのゼロボルトの安全な輸送および貯蔵技術を備えた高度な電池である。Relianceは電池を市販するためにさらに3,500万ドルを投資している。この動きはAtma Nirbharモデルを促進し、インドをナトリウム･イオン電池の製造におけるグローバル・リーダーにすることができる。
これらの問題を解決する特性を伴うナトリウム･イオン電池は、屋上太陽電池やその他のオフグリッド貯蔵システムなどの固定貯蔵システムの多様化につながる可能性がある。
電気自動車への搭載が制限されているのが現状である。しかし、国内の利害関係者による能力開発とイノベーションへの投資の増加に伴い、これは近い将来にエスカレートする可能性がある。
