より安価で安全なナトリウム･イオン電池の登場

より安価で安全なナトリウム･イオン電池の登場

Cheaper and Safer Sodium-Ion Batteries on the Horizon

https://www.idtechex.com/ 2023.07.14　　　

エネルギー貯蔵業界の多様化は予見可能

　世界が電化に向けて急速に進む中、エネルギー貯蔵産業はリチウムやコバルトなどの重要な原材料への依存度を高めている。電池の化学的性質の多様化は、長期的な容量の増加にとって重要である。単一の電池の化学反応がすべての用途のすべての特性を備えているわけではないことは自明のことである。各市場には独自のニューアンスがあり、独自の解決策が必要である。ナトリウム･イオンの化学がすべての用途に対する答となるわけではない；しかし、多くの用途において既存および将来のリチウム・イオン技術を置き換えるのではなく、補完するのに適している。エネルギー安全保障やサプライチェーンにおける地政学的な考慮に対する懸念もあり、リチウム・イオン原料を国内で入手できない国々は、エネルギー貯蔵需要を満たすための代替化学物質を模索するようになっている。

小さなパイロットプラントと大きな計画

　現在、主にパイロットプラントが鼓動しており、年間数ギガワット時(GWh)のナトリウム･イオン電池を生産するだけの小規模な工場がいくつか立ち上げられているが、さまざまな原材料メーカーが公表している生産能力だけでも、今後3年間で最大100 GWhを超える。しかし、生産プロセスが分かれば、さらなる生産能力を構築するには2年もかからない。2023年中に投資家が見つかった場合、2025年までにこれまでに資金提供されたよりも大幅に多くの生産能力を構築できる可能性がある。数年以内に業界の大部分が新技術に抜本的に転換されるという予測は大胆に聞こえるかもしれないが、過去5年間だけでも、電池業界ではNMC811とリン酸鉄リチウム電池によってこれが2度起こっている。ナトリウム･イオンは新しいプラント技術をほとんど必要とせず、出発物質と生産パラメーターが異なるだけである。IDTechExの最新レポート「ナトリウム･イオン電池2023～2033年：技術、プレーヤー、市場、予測」では、特許を分析することでナトリウム･イオン電池の世界的な商業化の取り組みを取り上げており、中国が再び主導権を握っていることが判明した。

見通し：原材料不足によって需要が制限されない

　IDTechExは、大規模な製造能力が稼働し、既存のリチウム・イオン・ラインがナトリウム･イオン生産に転換されるため、2025年までに約10 GWhのナトリウム･イオン電池が設置されると予測している。

1人のプレーヤーの成功(または失敗)が市場に大きな影響を与える可能性がある。2025年か

ナトリウム･イオン電池プレーヤーのセル仕様、期待用途、量産計画など。注：ここでは達成された第一世代セルの仕様が示されており、第二世代セルの目標エネルギー密度もリストされている。出典：IDTechEx.
会社	国	陽極材料	陰極材料	セルエネルギー密度( Wh/kg)	サイクル寿命	期待される用途	大量生産計画
Faradion	イギリス	層状酸化物	硬質炭素	155(第一世代)　　190+(第二世代)	3,000	低速電気自動車、定置型蓄電池	2024年までにRelianceはインドで推定2-3 WGhのギガファクトリーを計画
Natron Energy	アメリカ	プルシアン・ブルー類似物	プルシアン・ブルー類似物	22	25,000	データ・センター、テレコミュニケーション施設、産業用電気自動車	Clariosとのパートナーシップで0.6 GW/年
NINa Battery Technology	中国	層状酸化物	軟質炭素	145(第一世代)　　180-200(第二世代)	4,500	電動二輪車、低速電気自動車、定置型蓄電池	2022年に1 GWh/年；長期間で5 GWh/年まで次第に拡大
Tiamat Energy	フランス	ポリアニオン化合物	硬質炭素	120(第一世代)　　140-180(第二世代)	5,000	電動二輪車、ハイブリッド電気自動車、電動機器、定置型蓄電池	2023年に1.2 GWh/年；2030年に5 GWh/年まで次第に拡大
Zoolnasm	中国	ポリアニオン化合物	硬質炭素	122(第一世代)	2,000	電動二輪車、低速電気自動車、フォークリフト、定置型蓄電池	5 GWh/年
Cham Battery Technology	中国	ポリアニオン化合物	硬質炭素	150	6,000	電動二輪車、低速電気自動車、定置型蓄電池	未公開
IDTechEx報告で+15以上のナトリウム･イオン電池プレーヤーを掲載

ら2033年までのCAGRは27％と予想される。成長はリチウム・イオン電池と同様の市場成長率に従う。今後10年間で到達可能な市場は、ナトリウム･イオンのサプライチェーンや製造能力、さらには需要の拡大をはるかに上回る可能性がある。しかし、この技術が信頼され、適格で、銀行性があり、利用可能になると、予測よりも急速に成長する可能性がある。重要なのは、ナトリウム･イオンはリチウム・イオンの現在の生産ラインへのドロップ・イン技術であるということである。ギガファクトリーはナトリウム･イオン電池を比較的迅速に生産するように改造できる。また、材料メーカーの生産能力は、2024年には大幅に多くの企業が独自のナトリウム電池を製造し、2025年にはさらに大きな生産能力が生まれる可能性があることを示している。

リン酸鉄リチウム電池を超える大幅な節約は当初は考えにくい

　現在、鉛蓄電池とリチウム電池の中間のエネルギー密度を備えたコスト効率の高い電池技術は存在しない。IDTechExの調査によると、さまざまな化学的性質を考慮すると、ナトリウム･イオン電池の平均セルコストは87米ドル/kWhである。10年代の終わりまでに、主に鉄とマンガンを使用するナトリウム･イオン電池セルの製造コストは、おそらく40米ドル/kWh程度で底を打ち、パックレベルでは50米ドル/kWh程度になるであろう。ナトリウム･イオン電池は当初価格にプレミアムが付く可能性が高いが、IDTechExは製造効率、規模、技術開発により短期的にはコスト/価格が低下すると予想されている。しかし、技術と製造がより確立され、成熟するにつれて、長期的なコスト削減は難しくなる。IDTechExレポートには、さまざまなナトリウム･イオン化学のモデル化と、材料と価格の内訳が含まれている。

ナトリウムはリチウムの終わりではない

　ほとんどの電気自動車では、体積エネルギー密度が1番目または2番目に優先される。これは、特定のエネルギー密度を得るために電池セルが占めるスペースが増えるほど、車両の下に押し込めるセルの数が減り、航続距離が制限されるためである。配電網貯蔵の場合、電池パックが占めるスペースは商業的な実現可能性に影響を与えず、サイクル毎のkWhあたりのコストが優先される。商用エネルギー貯蔵はコスト管理がすべてであり、ここでナトリウム･イオンが他の化学反応を支配する可能性がある。ナトリウム･イオン電池の輸送用途における最大の可能性は、リチウム電池のエネルギー密度が十分に活用されていない場所に存在する。これには、いわゆる標準範囲のほぼすべての電気自動車、つまり、同じ構造のより高価なモデルと比較して電池容量が少ない電気自動車が含まれる。そこでは、充電速度が速く、低温時の容量損失が少ないナトリウム電池が非常に魅力的な代替品となる可能性がある。何よりも、これらの代替エネルギー貯蔵技術のおかげで、リチウム電池が本当に必要不可欠な場所で利用できるようになる。

　ダウンロード可能なサンプル・ページを含むIDTechExレポート「ナトリウム･イオン電池2023～2033年：テクノロジー、プレーヤー、市場、予測」の詳細についてはwww.IDTechEx.com/Sodiumを参照して下さい。

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