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ナトリウム･イオン電池の大型化により深刻な鉱物不足を

防げる可能性がある

Upscaling Sodium-Ion Batteries Could Prevent a Critical Minerals Shortage

https://www.innovationnewsnetwork.com/     2023.12.14

チャルマーズ工科大学の研究者達は、原材料が不足するリスクがなく、ナトリウム･イオン電池がリチウム・イオン電池と同等の気候影響を持つことを発見した。

　電池は急速に生産されているが、生産量の増加は、最も一般的なタイプの電池の重要なコンポーネントであるリチウムとコバルトの不足を意味する。ナトリウム･イオン電池は、その材料が塩とバイオマスから得られるため、この問題を解決できる可能性がある。

　「将来の電池に使用する材料は、再生可能エネルギーと化石燃料を使用しない車両群への切り替えに重要になる。」と、チャルマーズ工科大学の環境システム分析准教授であるRickard Arvidssonは説明する。

電池金属の需要増加

　欧州委員会の重要原材料法によれば、EU諸国が再生可能エネルギー・システムや電気自動車に移行するに連れて、重要な電池原材料の需要は飛躍的に増加すると予想されている。

　同時に、原材料の供給源が限られているため、このような生産には供給途絶のリスクが伴う。

　Arvidssonは次のように述べた：「リチウム・イオン電池は世界で主流の技術になりつつあり、特に輸送においては化石燃料ベースの技術よりも気候に優しい。

　「しかし、電気自動車を生産するのと同じベースでリチウム・ベースの電池を生産することはできず、長期的には鉱床が枯渇するリスクがある。」

ナトリウム･イオン電池には有力な代替品となる可能性がある

　次世代の持続可能なエネルギー貯蔵の探求において、新しい電気技術の開発が急速に進んでいる。この電池は、長寿命、高エネルギー密度、そして製造が容易であることが望まれる。

　研究者達はリチウムの代わりに、一般的な塩化ナトリウムに含まれる非常に一般的な物質であるナトリウムを含むナトリウム･イオン電池に注目することを選択した。

　研究では、電池のいわゆるライフサイクル・アセスメントを実施し、原材料の抽出と製造中に電池が環境と資源に及ぼす総影響を調べた。

　「我々は鉱物資源の不足への影響と言う点ではナトリウム･イオン電池がリチウム・イオン電池よりもはるかに優れており、気候への影響という点では同等であると結論付けた。」とArvidssonは述べた。

　「どのシナリオを見るかによるが、理論上の電力貯蔵容量1 kw時当たり二酸化炭素換算で60～100 kg強となり、このタイプのナトリウム･イオン電池についてこれまで報告されていたものよりも低い値となる。」

　研究者達はまた、電池の総影響の大部分を占める環境的に優れた電解質の開発など、気候への影響をさらに軽減する可能性があるいくつかの対策を特定した。

グリーン・エネルギーには効率的なエネルギー貯蔵が必要

　現在のナトリウム･イオン電池は、既に電力網の固定式エネルギー貯蔵に使用されることが見込まれており、開発が続けば、将来的には電気自動車にも使用されるようになるであろう。

　Arvidssonは、「エネルギー貯蔵は風力発電や太陽光発電を拡大するための前提条件である。貯蔵は主に電池で行なわれるため、問題はそれらの電池を何で作るかと言うことである。リチウムとコバルトの需要増加は、この開発を妨げる可能性がある。」と述べた。

　この技術の主な利点は、ナトリウム･イオン電池の材料が豊富にあり、世界中で入手できることである。電池の1つの電極(カソード)には電荷キャリアとしてナトリウム･イオンがあり、もう1つの電極(アノード)は林業のバイオマスから生産できる硬質炭素で構成されている。

　「豊富な原材料をベースにした電池は、電池メーカーや国にとって地政学的リスクと特定の地域への依存を軽減する可能性がある。」とArvidssonは結論付けた。