携帯電話の超長時間バッテリー寿命はもはや夢ではありません!ハイテク大手は新しいバッテリー技術に大賭け

北京時間4月16日、ブルームバーグは本日、​​テスラの電気自動車の電力需要を満たすために、イーロン・マスクがネバダ州に新しいバッテリー工場を建設するために50億ドルを投資したと報じた。実際、マイクロソフトの創設者ビル・ゲイツは2009年に早くも新世代のバッテリー技術に強い関心を示し、2年後には新たなバッテリー開発会社に投資しました。ゲイツ氏やマスク氏といったテクノロジー界の巨人たちの参加により、次世代バッテリー技術をめぐる競争はさらに熾烈になっている。

記事の全文は次のとおりです。

ドナルド・サドウェイ教授は、2009年にビル・ゲイツの代理人を名乗る人物から受け取った、笑ってしまうような電子メールを今でも覚えている。メールには、ゲイツ氏がインターネットでサドビッチ氏の著書「固体化学入門」を目にし、次回ボストンを訪れた際にサドビッチ氏と会えるかどうか知りたいと書いてあった。

「単なる学生のいたずらだと思った」とサドビーさんは言う。彼はMITで非常に人気のある講座を教えています。人類を非クリーンエネルギーから完全に解放できる、安価で長持ちする電池を見つけるために、彼は10年以上にわたりさまざまな金属材料を研究してきました。ゲイツ氏のアシスタントがサドビー氏に返信を求める別のメールを送っていなかったら、サドビー氏はそのことをほとんど忘れていただろう。

ゲイツ氏、新たなバッテリー開発会社に投資

1ヵ月後、MITキャンパス内のサドウェイ氏のオフィスにて、彼とゲイツ氏は気候変動を抑制する方法について意見を交換した。彼らは、太陽光発電と風力発電が化石燃料に対して効果的に競争する上でバッテリーが果たしている進歩について議論した。ゲイツ氏は、サドヴィ氏が自分のビジネスを始める準備ができたらいつでも電話していいと語った。 「彼は私が設立していた会社に投資すると約束してくれた」とサドビー氏は語った。 「彼の助けがなければ、この旅は非常に困難だったでしょう。」

サドヴィは準備ができていた。彼と他の科学者たちは、多くのスタートアップ企業や有名な投資会社から強力な支援を受けています。彼らは、再生可能エネルギーが化石燃料に十分取って代わることができるように、エネルギーを24時間体制で節約し供給する方法という難しい問題を解決しようとしています。これらの貯蔵プロジェクトがどのようにして電力会社の顧客を送電網への依存から解放できるかは、今週ニューヨークで開催されたブルームバーグ・ニュー・エナジー・ファイナンス会議で議論された議題の一つだった。

現在のニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池ではこのニーズを満たすことができません。数時間にわたって家庭に電力を供給することはできず、またほとんどの車に 100 マイル以上電力を供給することもできません。このバッテリーのコストは1キロワット時あたり約400ドルです。アナリストたちは、グリーンエネルギーが広く普及するにはコストが半分に削減されなければならないと考えている。 「リチウム電池以外の蓄電装置の開発は、電気自動車や再生可能エネルギーの価値を引き出すために極めて重要だ」とアンドリュー・チャン氏は語った。彼はカリフォルニア州メンロパークに本拠を置くベンチャーキャピタル会社、Khosla Ventures のパートナーです。

ついに発明家や投資家がその才能を発揮する時が来た。昨年、米国では風力タービンが新規電力発電の 45% を占め、世界全体では太陽光発電が新規電力発電の 34% を占めました。太陽が照っていないときや風が吹いていないときのためにエネルギーを貯蔵することは、常に費用のかかる事業でした。バッテリーの可能性を信じる人の中には、状況は変化しつつあると言う人もいます。過去10年間で、彼らはこの分野に50億ドル以上を投資し、関連技術をできるだけ早く市場に投入しようと競い合ってきました。

彼らは、新しいバッテリーが自動車、住宅、あるいはキャンパス全体のニーズを満たすのに十分なクリーンエネルギーを蓄えることができると信じています。新しいバッテリーは風力発電所や太陽光発電所からのエネルギーを蓄えることができます。発電機を置き換えることができ、化石燃料発電設備の必要性が減り、電力供給がより環境に優しくなります。エネルギー管理コンサルティング会社ナビガント・コンサルティングは、新しいエネルギー貯蔵装置の市場は3年以内に10倍近くの2,400メガワットに成長し、これは天然ガスタービンエンジン6基の発電量に相当すると述べた。

ベンチャーキャピタルがバッテリー業界の競争に参入

2011年、ゲイツ氏は約束を果たし、サドヴィ氏が設立したアンブリ社に非公開の金額を投資した。この投資によりAmbriの設立が促進されました。ゲイツ氏はコメントを控えた。億万長者のニック・プリツカー氏とその息子ジョビー・プリツカー氏は、プレリュード・ベンチャーズとタオ・インベストのファンドを通じて、ピッツバーグに拠点を置く新エネルギー会社アクイオン・エナジーに投資した。

アクイオンでは、カーネギーメロン大学の教授が、かつてフォルクスワーゲンの車やソニーのテレビを製造していた工場を改造し、家庭やホテル向けの新しい電池を生産している。米国のローレンス・バークレー国立研究所の技術は、ベンチャーキャピタリストのヴィノド・コスラ氏からも投資を受けた。米国の大手自動車メーカー３社は、この研究所が開発したリチウムポリマー電池を試験している。この電池は自動車や家庭の電力需要を満たすことができ、来年の発売が予定されている。

米国、中国、ドイツが温室効果ガスの削減に取り組む中、世界市場価値が500億ドルに達するこの業界への投資額は増加するだろう。バッテリー市場は、懐中電灯、家庭用太陽光発電、島嶼部電源から系統電力貯蔵まで、あらゆるものをカバーしています。パナソニックとLGエレクトロニクスが自社製品でこの分野を独占しており、多くのスタートアップ企業がそのすぐ後に続いている。 「今はまさに素晴らしい時代であり、いくつかの技術は非常に強力だ」とローレンス・バークレー国立研究所でエネルギー貯蔵研究を率いるベンカット・スリニバサン氏は語った。

サドヴィイは、自ら進んで外出した最初の人々の一人だった。今年、彼は、それぞれ数百個の液体金属バッテリーパックで構成された6つのプロトタイプを、ハワイの風力発電所や太陽光発電所、アラスカのマイクログリッド、マンハッタンのコンソリデーテッド・エジソン変電所に出荷する予定だ。電力需要が減少すると、Ambri のバッテリーは Con Edison によって発電された余剰電力を蓄えます。そうすれば、ニューヨーク市民の電力需要が増加しても、コンエジソン社は別の石炭火力発電所やガス火力発電所を稼働させる必要がなくなる。代わりに、Ambri バッテリーに蓄えられた電気を利用できます。

サドビー氏は65歳のカナダ人で、年老いた学者が発明家であるというイメージを好まない。サドヴィ氏はかつてタキシード姿でシャンパングラスを手に学生たちに教えたことがあった。しかし、電池について話すとき、彼はまるで科学的な研究をしているように見えました。サドビー氏と元学生は最終的に、難しい化学反応を完成させた。同氏によると、この化学反応により、アンブリ社の製品は価格と寿命の両面でリチウム電池より優位に立つようになったという。

このバッテリーは、重さと融点が異なる2種類の金属を使用している（サドウェイ氏はその2種類の金属が何であるかは明らかにしなかった）。彼は塩の層を使ってこれらを分離し、電流によって2つの金属の温度を700度まで上げ、電子が溶融塩を通過できるようにする。これにより、金属はより多くの電気を蓄えることができます。ノートパソコンに使用されているリチウムイオン電池は400回の再充電が可能で寿命は4年だが、サドビー氏によると、彼のバッテリーパックは1万回の再充電が可能で寿命は10年以上だという。

マスク氏の50億ドルの賭け

ソニーは、現在では広く普及しているリチウムイオン電池技術を 1991 年に早くも導入しました。しかし、この電池とその可燃性液体電解質には、いくつかの固有の問題がありました。突然発火し、N-メチルピロリドンのような有毒な溶液が必要になります。投資家たちの不満をさらに深めているのは、これまでのところ、価格を下げながら生産を増やすための具体的な解決策を誰も思いついていないことだ。

テスラのCEO、イーロン・マスク氏は、この挑戦​​に立ち向かうつもりだと語った。この目的のために、マスク氏はネバダ州のリチウム鉱山の近くに大規模な工場を建設するために50億ドルを費やした。このバッテリー工場のおかげで、テスラの安価なモデルの価格は2017年までに約3万5000ドルまで下がり、航続距離は200マイルを超えることになる。現在、テスラの最も高価なモデルSは10万ドルで販売されており、これは次世代のテスラ電気自動車のコストがモデルSの約3分の1になることを意味します。

複数のアナリストは、テスラのバッテリーコストは1キロワット時あたり400ドル未満になると予測している。マスク氏はバッテリーコストを30パーセント削減したいと述べている。テスラはバッテリー価格についてコメントを控えた。批評家たちは以前、テスラが電力網全体に接続することで「グリーンラベル」を失ったと指摘していた。マスク氏は批判に応えて、住宅や充電ステーションにソーラーパネルを設置することを約束した。

2007年、シリコンバレーのベンチャーキャピタル会社Kleiner Perkins Caufield & Byers（以下、「KPCB」）は、リチウムイオン電池を段階的に廃止するための大規模なキャンペーンを開始しました。それは単純な疑問を提起しました。理想的なバッテリーとはどのようなバッテリーでしょうか?ネットスケープやグーグルなど有名なテクノロジー企業を発掘したことで知られるこのベンチャーキャピタル会社は、メンロパークの本社に多数のアナリストやパートナーを集めた。

KPCBのパートナーであるレイ・レーン氏によると、彼らは「実現不可能な製品要件」のリストを作成し、化学者の研究室に隠されているかもしれない技術を探し出し、さらに改良して最終的に市場に出す準備をしたという。 KPCBは、同社のパートナーでありサン・マイクロシステムズの共同設立者であるビル・ジョイ氏と、KPCBのグリーンテクノロジー部門のデビッド・ウェルズ氏をピッツバーグに派遣した。

2人は材料科学の博士号を持つジェイ・ウィテカー氏を訪問した。ワイタケレさんは背が高くて痩せていて、特に自転車に乗るのが好きです。彼はカーネギーメロン大学で未来材料の工学を教えながら、電池化学を研究していました。 「リチウムイオンに勝てる技術はほんの一握りだ。それができると主張するのはジェイ・ウィテカーだけだ。最初は信じられなかった」と、ソフトウエア大手オラクルの元社長で、現在はアクイオンとカーネギーメロン大学の理事長を務めるラニー氏は語った。

バッテリーコストの削減に努める

彼を信じるかどうかは別として、KPCB はこの機会を逃したくないのです。 2008年、KPCBは研究を加速させるためにウィテカーに160万ドルを支給した。彼は最終的に、「電池の父」アレッサンドロ・ボルタが 1800 年に発明した塩水電池の改良版を使用して、新しいタイプの電池を開発しました。 6ヵ月後、現在43歳のウィテカー氏は、カーネギーメロン大学の研究室からナトリウムベースのエネルギー貯蔵バッテリーを引き抜く準備を整えた。彼はアクイオン社に電話し、同社の水溶性イオン化学技術について学びました。

ラニ氏とそのパートナーたちはワイタケレ研究の初期の進展に非常に満足し、2009年にさらに700万ドルを投資することに同意した。 KPCBはまた、ゲイツ氏やプリツカー氏を含む投資家からアクイオン社が1億7200万ドルを調達するのを支援した。ニック・プリツカー氏は、1999年に亡くなったハイアット ホテルズ コーポレーションの創設者ジェイ・プリツカー氏のいとこです。民間企業であるアクイオンは個人からの投資は受け付けていません。アクイオンのスコット・ピアソン最高経営責任者（CEO）は、状況は来年変わる可能性があるとし、「IPOや株式取引まであと一歩だ」と語った。

アクイオンはピッツバーグの人里離れた場所に3階建ての赤レンガの建物を借りている。ウィタケアの住居から十分近く、キャンパスからは自転車で2.5マイルの距離だ。ウィタケア氏は、2月のある日、アレゲニー川の近くで強風が吹き荒れていたとき、家庭や病院で使用できる、入手可能な中で最も安価で長持ちする無毒の新型電池を開発したことを思い出す。

少なくとも 8 時間のバッテリー寿命を提供し、日中に蓄えられた太陽エネルギーを放出することができます。ワイタケレ氏は、自らの努力の成果である、衣類乾燥機ほどの大きさの 28.6 キロワット時のバッテリー モジュールを披露しました。冷蔵庫、コーヒーメーカー、給湯器などの家電製品に電力を供給できます。

アクイオン社のロボット装置は、赤レンガの建物から東に30マイル離れた場所で懸命に稼働している。この自動化された機械はもともとチョコレートキャンディーを袋詰めするのに使われていたが、現在はカーボンブラックやマンガン粉末の塊を運び出し、それを容器に入れて塩水で満たすのに使われている。現在、箱入りバッテリー50パレットがハワイ島へ輸送されており、体外装着型ペースメーカーの発明者であるアール・バッケン氏が所有する8エーカーの建物に電力を供給する予定だ。 512枚のソーラーパネルで発電した電気を蓄電し、プロパンエンジンに代わる電力を供給します。

ワイタケレは、200メガワット時の電力を貯蔵するのに十分なバッテリーを生産しようと競争している。当初、彼はディーゼル発電機を使用する地元住民に電気を販売する計画を立てていた。 「島とマイクログリッドは当社の製品にとって最初の重要な市場です」と彼は語った。アクイオン社は現在生産ラインを1つしか持っていないが、同社は将来的にはさらに4つ追加したいと考えている。アクイオン社のパーソンCEOは、これによりバッテリーコストが1キロワット時あたり100ドルまで下がる可能性があると述べた。

新しいバッテリー技術の開発競争

化学技術者のハニー・エイトゥーニ氏も、ローレンス・バークレー国立研究所で発明した技術を使って、そうした安価な電池を生産しようとしている。 Etoni が使用する多孔質材料により、電子が新しい乾式リチウム電池に流れ込むようになります。 Khosla VenturesとSamsung Venture Investmentは、エトニー氏が勤務するSeeoに1,700万ドルを投資した。同社は2007年以降、ベンチャーキャピタルから4,200万ドル以上を調達した。

37歳のエトーニ氏は、彼の最新のリチウムイオンポリマー電池はブリーフケースほどの大きさで、現在の液体リチウム電池よりも単位重量あたり2～3倍の電力を蓄えることができると語った。この蓄電機能は、1回の充電で200マイル以上の走行距離を持つ電気自動車にとって非常に重要です。さらに、エトゥーニ氏は、彼の固体ポリマー電池は、現在の世代のリチウムイオン電池に共通する問題である熱として失われるエネルギーが少ないと述べた。

イーストベイ工業団地に霧が立ち込め始めると、白衣と保護ゴーグルを身に着けたシーオ社の技術者たちが、バッテリーの心臓部である金属を洗浄するのに使用する強力な化学薬品を取り扱い始めた。複数の機械が 40 層のリチウム金属箔を円筒状に巻き、2 層のポリマーを袋状に押し出します。エトーニ監督は、自分のバッテリーの合格点は「約95点」だと自慢している。

シーオのハル・ザレム最高経営責任者（CEO）は、今後数年間で、最高の設計を本格生産に投入することで、バッテリーコストを1キロワット時あたり100ドル未満に引き下げられると予想していると述べた。 「生産規模が拡大すれば、シーオのバッテリーは非常に安くなるだろう」と、国立再生可能エネルギー研究所の輸送技術・システム研究センターの上級エンジニア、ジェレミー・ノイバウアー氏は語った。

アンブリ社のフィル・ジュディチェ最高経営責任者（CEO）は、テクノロジー業界の最大手数社からの投資のおかげで、新しいバッテリーにより、再生可能エネルギーは最終的に化石燃料と競合できるようになるだろうと述べている。 「コスラ氏、ゲイツ氏、マスク氏、プリツカー氏、彼らは皆、世界をより良くするために働いており、その見通しにとても興奮しています。彼らは一見不可能と思われることを達成しているのです」とジュディチェ氏は語った。 「日が経つごとに、私たちはその目標に少しずつ近づいています。」

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。