電気自動車のバッテリーはこのように安価で実用的になっている

発明されてから約 30 年が経ち、リチウムイオン電池は現在、主流のエネルギー貯蔵システムとなっています。現在、市場に出回っているほぼすべての新型電気自動車は、1990 年の発明以来、着実に性能が向上しているバッテリーを使用しています。しかし、いくつかのメーカーが最近実証したように、この技術の可能性はまだ尽きていません。

最も明白なのは、コスト面でのリチウムイオン電池の急速な発展です。約 10 年前、1 キロワット時の蓄電容量のコストは約 1,000 ユーロでした。今ではたった100ユーロ程度です。スタンレー・ウィッティンガム氏は、将来的には50ユーロまで下がる可能性があると予測している。彼は他の2人の研究者とともに、2019年にリチウムイオン技術の分野でノーベル賞を受賞した。

同時に、エネルギー密度が 2 倍になり、走行距離が大幅に増加したり、バッテリーに必要なスペースが大幅に削減されます。その時までに、600～700キロメートルの航続距離も量産車の標準構成になるかもしれない。

バッテリーの最適化において最も重要な要素の 1 つは、バッテリーの設計です。現在、バッテリーのうち、エネルギーの蓄積に直接関与する部品である活物質で構成されているのは、比較的小さな部分だけです。完成した電気自動車のバッテリーは、電解質だけでなく、バ​​ッテリー化学物質のパッケージング、単純な電気接点、電源線など、ほとんどが不活性材料で構成されています。

このような不均衡の原因は、伝統的な構造設計にあります。現在のバッテリーのほとんどは、個々のセル（通常は枕型のプラスチックポーチ、小さな角柱、または円筒形）で構成されており、それらがケース内で組み合わされてより大きなモジュールを形成し、その後、完全なバッテリーに組み立てられます。それに応じて、大量の梱包材と組み立て材が必要となり、完成品の容積が大幅に増加し、生産コストと複雑さが増します。

バッテリーを別の視点から見る

何らかの方法で不活性物質の体積を減らすことができれば、その代わりに活性コンポーネントを設置することができ、体積を増やすことなく容量を増やすことができます。このプロセスは、リチウムイオン電池の物理的および化学的限界にほぼ達する傾向があります。これを達成するのはほぼ不可能です。

中国のバッテリーメーカーCATLは最近、従来のバッテリーのモジュール構造を打破し、バッテリーセルをバッテリーパックに直接統合することで、大幅な最適化を実現しました。このアプローチにより、重量エネルギー密度が 10 ～ 15 パーセント増加することになります。コストは20%削減されます。同じ容量のバッテリーは約 5 分の 1 小さくなります。

驚くべきことに、テスラはモデル3のいくつかのバージョンにCATLのバッテリーを採用しており、現在では同社の新しいバッテリーがパナソニックやLG化学のバッテリーに徐々に取って代わっています。フォルクスワーゲンも最近、CTP戦略を採用することを公に表明した。対応するバッテリーは、2025年頃にアルテミスモデルで初めて使用され、その後すべてのシリーズに使用される予定です。

長期的には、バッテリー構造の設計はより柔軟になります。この変化するトレンドは「CTC テクノロジー」であり、バッテリーをバッテリー パックなしでシャーシに直接統合できます。こうすることで、車全体がモバイルバッテリーになります。 CATLは2030年までに目標を達成したいとしている。テスラもそれに取り組んでいるようだ。

しかし、CTC 技術は、今日の一般的な電気化学原理を使用する場合、依然として大きな課題に直面しています。小さな衝突でも火災の危険性が高くなります。不活性材料の設置スペースを最適化することで、活性材料の新たな可能性も広がります。

BYDはリン酸鉄リチウム電池を開発しており、トヨタは固体電池を開発している。

たとえば、リン酸鉄リチウム (LFP) 技術は、大きなスペースを必要とすることから軽視されていたようですが、最近再び注目を集めています。しかし、今日のパッケージング、接点、リード線はより少ないスペースしか必要としないため、化学物質はより多くのスペースを占める可能性があります。従来のリチウムイオン電池に比べて動作信頼性が高く、この場合、空間的な不利は許容されます。重大な機械的損傷があっても、バッテリーが自然発火することはなくなりました。

さらに、リン酸鉄リチウム電池は、高価で希少であり、環境に有害である可能性のある希少原材料であるニッケルの使用を大幅に回避できます。 CATLに加え、中国の電池・自動車メーカーBYDもリン酸鉄リチウム電池の大手メーカーの一つです。 BYDは最近、いわゆるブレードバッテリー技術をHanシリーズに適用しました。

全固体電池は安全性の面でさらに優れていることが期待されます。 BYD のブレード バッテリーは、機械的に損傷しても従来のリチウムイオン バッテリーほど容易には熱くならないため、依然として有機の可燃性電解質が充填されています。固体電池では、イオン輸送媒体として必要な成分は液体ではなく固体になります。そのため、漏れたり蒸発したりすることがなく、発火する可能性も低くなります。

この技術は10年以内に利用可能になる可能性がある。例えばトヨタ自動車グループはこれまで電気自動車については慎重だったが、固体電池を使った自動車を推進している。安全な代替手段と評判の高い開発リーダーが組み合わされば、状況は変わる可能性があります。

さらに、他のバッテリー原材料の使用も将来的には削減される予定であり、その中で最も顕著なのはコバルトである可能性がある。同様に、コスト、供給のボトルネック、環境保護上の理由により、銅、グラファイト、さらにはリチウムも廃止の対象となるでしょう。しかし、リチウムに関しては、本当の代替品が見つかるまでには、かなりの時間がかかるだろう。

結局のところ、世界中で報告されているさまざまな新しいバッテリーのすべてが自動車での使用に適しているわけではありません。たとえそれが実現できたとしても、開発とテストのサイクルが非常に長いため、イノベーションから実装までには数年、あるいは数十年かかる可能性があります。リチウムイオン電池自体がその最たる例です。

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。