ナトリウム･イオン電池は到着時に切れているか？
専門家が関与する
Are Sodium-Ion Batteries Dead on Arrival? An Expert Weighs in
By Suvrat Kothari
https://insideevs.com/ 2023.12.03
今日の電気自動車に電力を供給するほとんどの電池は、ニッケル・マンガン・コバルト、ニッケル・コバルト・アルミニウム、リン酸リチウム鉄などの化学構造を持つリチウム・イオンのサブカテゴリーから作られている。しかし、この1週間電池開発に関わった人なら、代替電池が勢いを増していることに気付いているかもしれない。それがナトリウム･イオンである。
アメリカ政府の国立医学図書館で発表された研究では、ナトリウム･イオンを「新星」と呼んでいる。地球の裏側では、商業化にさらに近づいている。BYDは中国東部に14億ドルの投資と年間30ギガワット時の生産能力を持つ専用のナトリウム･イオン電池工場を建設中であると報告されている。先月、スエーデンのノースボルト社は、一部のリン酸リチウム鉄電池に匹敵する1kg当たり160ワット時という密度のエネルギー貯蔵用ナトリウム･イオン電池を開発し、画期的な進歩を遂げたと主張した。
これだけの注目と期待があるにもかかわらず、それは本当に持続可能な代替手段となるか？それとも、忘れ去られていく可能性のある単なるイノベーションなのか？
まず、ナトリウムは世界中に豊富にあると言われており、岩塩や塩水に含まれている。ScienceDirectに掲載されたある研究では、ここアメリカではナトリウム･イオンの前駆体物質が特に豊富であると述べられている。また、電池におけるナトリウム･イオンの役割はリチウム・イオンと似ており、電荷を運ぶナトリウム･イオンがカソード(正極)からアノードに移動する(充電および放電サイクル中は負極)、その逆も同様である。
研究によると、ナトリウム･イオン電池は、我々が嫌うリチウム・イオンの厄介な特性を排除できる可能性があることが示されている。つまり、熱暴走の危険がなく、さまざまな温度で動作でき、そして重要なことに、重要な原材である水酸化ナトリウムのトン当たりのコストが軽減される。水酸化リチウムよりもはるかに安い。しかし、方程式は思っているほど単純ではない、とブルームバーグ新エネルギー財団のエネルギー貯蔵上級専門家Evelina Stoikouはインタビューで語った。
「新型コロナウイルス感染症によるサプライチェーンの混乱とウクライナ戦争がニッケルに影響を与えた直後、リチウム価格が非常に高騰していたときに、ナトリウム･イオンがニュースになった。状況はさらに勢いを増すのに非常に適していた。」とStoikouは語った。それは事実である。なぜなら、リチウム・イオン電池パックの価格は、数年連続で一貫して下落した後、2022年に上昇したからである。しかしそれ以来、状況は変わった。BNEFによると、リチウム・イオン電池の価格は現在、記録的な低水準にあり、2027年までに100ドル/kWhを下回ると予想されている。
「ナトリウム･イオンは一般的にリン酸鉄リチウム電池と競合する。どちらもニッケル・ベースの化学物質と比較してエネルギー密度が低い。」とStoikouは語った。「その結果、ナトリウムはそれほど高いエネルギー要件を必要としない用途により適したものになる。」と彼女は付け加えた。エネルギー密度が低いため、ナトリウム･イオン電池は航続距離の要件が低い定置型蓄電池や小型車両でより大きな役割を果たす可能性のあるようである。それはまさにBYDがやろうとしていることのようである。プレス・リリースには、今後のナトリウム工場で生産される電池は「マイクロカー」に使用される予定であると述べられている。
アメリカ政府、大手電池会社、自動車メーカーは、リチウム・イオン電池の現地生産に資金力のすべてを注いでおり、それがこの潜在的なリン酸鉄リチウム電池の競争相手に影を落とす可能性がある。「何が技術を生み出すのか、それとも壊すのか？重要な要素の1つはコスト競争力である。リチウム価格が大幅に下落し続け、リン酸鉄リチウム電池がますます安くなれば、ナトリウム･イオンの主張は難しくなるであろう。」とStoikouは述べた。
BYDやノースボルトのように、ナトリウム･イオンの商業化の後期段階に達した企業でさえ、より成熟した製品であるリチウム・イオンと完全に競合するつもりはないとStoikouは述べた。そして、それは西洋での運転の性質にも帰着する。「アメリカとヨーロッパでは(中国とは)消費者の好みが異なる。ここでは人々はより長い距離を運転手、より大きな車を所有している。したがって、必ずしも完璧に適合するとは限らない。」と彼女は付け加えた。
その代わりにStoikouはリチウム・イオンとそのサブ分野の進歩は今後何年も現状維持が続く可能性が高いと断言した。それには、セルとパックのレベルでの技術の進歩、グラファイトや固体電解質にシリコンを組み込むなど、カソードとアノードの進歩が含まれるであろう。そのため、ナトリウム・イオン技術はエネルギー貯蔵やマイクロカーにニッチな分野を見つけるかもしれないが、その広範な展望は、少なくとも当面はかなり制約されているように見える。
