ナトリウムが電池のゲームをどのように変えることができるか
How Sodium Could Change the Game for Batteries
By Casey Crownhart
https://www.technologyreviw.com/ 2023.05.11
より安価な電池が間近に迫っているかもしれない
過去数ヶ月にわたって、私は新しいタイプの電池についての多くの発表に気付いており、私が聞いているすべての約束が真実であることが判明した場合、物事を大きく揺るがす可能性がある。
新しい挑戦者？ナトリウム･イオン電池はナトリウムをリチウムと交換し、今日のほとんどの電気自転車や携帯電話やラップトップなどのデバイスに電力を供給している。
ナトリウム･イオン電池は今年末にも電池市場の一部のコーナーに押し込まれる可能性があり、電気自転車のコスト削減に莫大な影響を与える可能性がある。私は最近のすべての発表について物語を書いた。そして」貴方がこの傾向に飛び込んでいる企業とその計画が何であるかに興味があれば、それを読むべきである。しかし、今週のニュースレターでは化学をもう少し掘り下げて、詳細が電気自動車用電池の将来にとって何を意味するかを考えてみよう。
勝者
リチウムが今日、電池を支配している理由に1つは絶対に気が狂うほど単純である：それは小さいことである。最も文字通り原子的な意味でそれを意味する。リチウムは3番目に軽い元素で、水素とヘリウムよりも重い。結局のところ、コンパクトで軽量な電池を作ろうとしている場合、存在する最も軽い金属を打ち負かすことは困難である。
そして重量とサイズを削減することは、iPhoneから電気自動車まですべてを作るための目標である：軽量で強力な電池は電話を小さくすることができ、車がより遠くまで運転できることを意味する。したがって、電池の進捗状況を測定した主な方法の1つはエネルギー密度、つまり電池が特定のサイズにどれだけのエネルギーを詰め込むことができるかである。
その化学的現実を見ると、リチウム・イオン電池が1990年代の商業デビュー以来、人気が爆発的に高まっているのも不思議ではない。リチウム・イオンが高電圧に到達して多くの電力を供給する能力など、明らかに他の要因もあるが、軽量でポータブルであることの利点は誇張することは困難である。
リチウム・イオン電池も現職であることから恩恵を受けている。リチウム・イオン電池を作るための新しい材料や新しい方法を求めて世界中を精査している研究者は無数におり、それらをより多く製造している企業も沢山ある。その結果、コストは基本的に何十年にもわたって毎年下がっている(2022年の注目すべき例外を除く)。同時に、エネルギー密度は上昇しており、一度に何日も携帯電話を充電するのを忘れることが多いので、個人的には感謝している。
分岐
しかし、リチウム・イオンが今日の電池の世界を支配しているからといって、それが競争を永遠に押しつぶすという意味ではない。私は以前に電池業界での選択肢の増加について、主に送電網での定置型貯蔵の文脈で書いたことがある。これは風力や太陽光などの断続的な再生可能エネルギー源への移行において特に重要である。
バックアップ・システムは利用可能なものであるため、今日リチウム・イオン電池を使用する傾向があるが、多くの企業は最終的にはさらに安価で堅牢な電池の構築に取り組んでいる。言い換えれば、多くの研究者や企業は定置型貯蔵専用の電池を設計したいと考えている。
例えば、徹也プラスチックなどの豊富な材料で新しい電池を作ることができ、有機溶剤の代わりに水を使用して充電をシャトルし、大規模なリチウム・イオン電池設備の安全性に関する長引く懸念に対処する。しかし、固定貯蔵と比較して我々の車に対する需要が急であるため、電気自転車用電池で機能する可能性のある候補は少なくなる。今日、商業市場での競争のほとんどはリチウム・イオン電池の様々なフレーバー間であり、コバルトとニッケルを含まないいくつかの低コスト・バージョンがここ数年で台頭している。
しかし、周期表のリチウムのすぐ下に挑戦者ナトリウムが潜んでいるため、それも直ぐに変わる可能性がある。ナトリウムは幾つかの点でリチウムに似ており、材料で作られたセルはリチウム・イオン電池と同様の電圧に達する可能性がある(つまり、電池に電力を供給する化学反応はほぼ同じくらい強力になる)。
そして重要なことに、ナトリウム・ベースの電池は最近、より小さなパッケージにより多くのエネルギーを詰め込んでいる。2022年、ナトリウム･イオン電池のエネルギー密度は、テスラロードスターのような初期の商用電気自動車がすでに道路に出ていた10年前のローエンド・リチウム・イオン電池の直ぐ近くにあった。
BNEFの予測によると、ナトリウム･イオン電池は2025年までにキログラム当り約150 ワット時のパック密度に達する可能性がある。また、中国の一部の電池大手や自動車メーカーは、今日の技術はすでにプレイムタイムに十分であると考えている。これらの発表の詳細と、道路上で最初のナトリウム電池駆動の車が何時見られるかについては、技術に関する私の話をチェックして下さい。
以下省略。
