ナトリウム･イオン電池－塩は我々が思っているほど甘いか？
Sodium-Ino Batteries – Is Salt as Sweet as We Think?
https://www.just-auto.com/ 2023.05.30
ナトリウム･イオン電池は現在ニュースの最前線にあるが、現状では少しできが良すぎるように聞こえる。
ナトリウム･イオン電池は自動車用途向けの将来のリチウム・イオン電池に代わる可能性がある代替品として浮上している。ナトリウム･イオン電池はニュースの最前線にあり、今週の「画期的な技術進歩」のリストで全固体電池を抑えて優勝者となっている。しかし、我々は以前からナトリウム･イオン電池について認識していた。驚くべき要素は、開発に関するニュースが研究室に限定された拡張性のない1回限りのセルを中心に展開する傾向がある全固体電池とは異なり、これらのニュースの多くがメーカーから直接提供されていることである。
では、ナトリウム電池とは何か？また、既存の電気自動車電池とどう違うか？
リチウム・イオン電池と同様に、ナトリウム･イオン電池にはアノード、カソード、セパレーター、および何らかの形式の液体電解質が含まれている。しかし、リチウム電荷担体ではなく、ナトリウムが使用される。さらに、アノードの集電体としてより高価な銅を必要とするリチウム・イオン電池とは異なり、アノードとカソードの両方をアルミニウムで作ることができる。
ナトリウム･イオン電池の主な長所と短所：
長所
● ナトリウムは地球上で最も豊富な元素の1つであるため、限られたリチウムの入手可能性に依存するリチウム・イオン電池と比較して、ナトリウム･イオン電池はより経済的に実行可能な選択肢となる。ナトリウムの供給が不安定ではないため、生産コストの削減が可能となり、ナトリウム･イオン電池は量販用電気自動車にとって魅力的な選択肢となっている。
● ナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池と比較して安全性が向上している。ナトリウムはリチウムよりも化学反応性がはるかに低いため、リチウム・ベースの電池に関連する熱暴走や火災の危険性が軽減される。ナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池に比べて環境フットプリントが小さくなる。リチウムの抽出には大規模な採掘や化学処理が伴い、環境に悪影響を与える可能性がある。一方、ナトリウム抽出はより実現可能であり、量販用電気自動車用電池生産に伴うESGへの影響を軽減する。
短所
● ナトリウム･イオン電池が直面する主な課題は、リチウム・イオン電池と比較してエネルギー密度が低いことである。ナトリウム･イオンはリチウム・イオンよりも大きく重いため、車載エネルギー貯蔵容量が減少する。この制限は電気自動車の航続距離と全体的な性能に影響を与えるため、ナトリウム･イオン電池は高出力や長時間の耐久性を必要とする特定の用途にはあまり適さない。
● ナトリウム･イオン電池はリチウム・イオン電池に比較してサイクル寿命が短いことが実証されている。充電と放電を繰り返すとナトリウム･イオン電極の構造が劣化し、時間の経過と共に性能が低下する可能性がある。
● ナトリウム・イオン電池技術の開発は、リチウム・イオン電池に比べてまだ初期段階にある。その結果、現在、ナトリウム･イオン電池の商用利用は制限されている。確立されたサプライチェーンと製造インフラストラクチャの欠如は、リチウム・イオン電池に代わるナトリウム･イオン電池の広範な採用を妨げる可能性がある。
● ナトリウム･イオン電池は通常、リチウム・イオン電池に比べて充電速度が遅いため、充電時間が長くなる。この欠点により、迅速かつ便利な「給油」が重要となる急速充電シナリオにおいてナトリウム･イオン電池が広く受け入れられることが妨げられる可能性がある。
ナトリウム･イオン電池は(まだ)リチウム・イオン電池のエネルギー密度に匹敵しない可能性があるが、ナトリウム･イオン電池に取り組んでいる大手電池メーカーから発表された最近の数値では、エネルギー/体積密度の点でリン酸鉄リチウム(LFP)電池とほぼ競合する有望な結果が示されている。価格帯を高め、予算内および小型車セグメント内で可能性を広げる。
しかし、少なくともいくつかのフィールド・テスト済みの車両例が確認されるまでは、ナトリウム･イオン電池の世界的な採用の予測については引き続き慎重である。比較的(リン酸鉄リチウムと比較して)性能が高く、ライフサイクル特性に優れた安価なセルというのは、現時点では少し良すぎるように思える。
