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ナトリウム･イオン電池は安価なエネルギー貯蔵を約束するが、

まだ何か欠けているのだろうか？

安価で安全：ナトリウム･イオン電池は、固定貯蔵と移動目的の両方で有望なエネルギー貯蔵技術である。

Sodium-Ion Batteries Promise Cheap Energy Storage – What Is Still Missing?

 https://ioplus.nl/より　2025.01.20

　ナトリウム･イオン電池は従来のリチウム・イオン電池の有望な代替品として浮上している。これらの電池は豊富で安価なナトリウムを使用するため、コスト効率の高い生産と大規模なエネルギー貯蔵に適した解決策となっている。ネルギー密度は低くいものの、ナトリウム･イオン電池は手頃な価格の電気自動車や家庭用エネルギー貯蔵などの用途に特に適している。

　最近の進歩により、耐久性の問題などの課題が解決され、研究者は電池の化学特性を向上させるための改良を提案している。CATLやBYDなどの中国のメーカーと協力し、これらの電池の開発は勢いを増しており、2023年までに世界の電気自動車のかなりの部分を動かす可能性がある。ただし、市場で競争力を持たせるにはいくつかのボトルネックが残っている。

ナトリウム･イオン電池とは何か？

　ナトリウム･イオン電池は希少なリチウムを豊富なナトリウムに置き換えてカソード材料として使用するという、エネルギー貯蔵における技術的転換を表している。カソードは電池の負極である。ナトリウムは地殻でも6番目に豊富な元素で、主に食塩などの化合物に含まれている。

　その魅力は明らかである。ナトリウムはリチウムの約50倍安価で、海水から採取できるため、大規模なエネルギー貯蔵用途にとって持続可能な選択肢となる。ヒューストン大学の最近の研究では、大幅な改善が実証されており、新しい材料はより高いエネルギー密度を458 Wh/kgまで達成し、前世代に比べて15.657％増加している。

ナトリウム･イオンの技術的課題

　進歩にもかかわらず、ナトリウム･イオン電池は依然として課題に直面している。主な課題の1つは、純粋に物理的なものである。ナトリウムの質量はリチウムの3倍であるため、ナトリウムのエネルギー密度は約30％低くなる。

　ナトリウム・イオン技術が直面している問題を浮き彫りにする1つのハードルは耐久性であり、特に動作中の原子再配置(P2-O2相移転)に関連している。しかし、コーネル大学の研究者は、電池構造を変更することで、これらのメカニズムの理解において大きな進歩を遂げた。前述のヒューストン大学の研究により、充電および放電サイクル中の安定性を維持しながら、よりスムーズなイオン移動も可能になった。

現在の電池市場の動向

　ナトリウム･イオン電池の製造に安価な原材料が使われているにもかかわらず、リチウム・イオン電池が市場を支配している。ブルームバーグNEFによると、2024年にはリチウム・イオン電池パックの価格は20％下落し、2017年以来最大の年間下落率となった。この下落の要因は、製造過剰、規模の経済、およびリン酸鉄リチウム電池(リチウム・イオン電池のより安全な代替品)の普及である。ナトリウム･イオン電池の競争力を高めるにはどうすれば良いか？

　スタンフォード大学が主導するSTEERプログラムでは、ナトリウム･イオン電池の競争力に関する6,000以上のシナリオを評価してきたが、それによると、この技術の成功には、生産の拡大継続的な研究開発の取り組みでは不十分であるという。エンジニアリングの革新は、コスト削減に不可欠である。中国が2024年12月にグラファイト輸出を制限したことで、メーカーが従来のリチウム・イオン電池の代替品を模索する中、ナトリウム・イオン技術の採用が加速する可能性がある。

　ナトリウム･イオン電池が進化し続けるにつれ、その製造規模が拡大し、電気自動車に搭載される電池が増えることが予想される。低コスト、安全性の向上、そしてリチウムの場合のように必ずしも1つの国だけに依存するわけではない強靭なサプライチェーンを構築する可能性は、将来的にナトリウム･イオン電池が重要な役割を果たすことを示唆する要素である。特に重要な鉱物の供給に対する圧力を軽減することで、電気自動車の電池化学を多様化し、グリーン･エネルギーへの移行を容易にする。