エネルギー需要を満たすには、新しい電池の化学的性質を作り出すことが重要です

電池産業は2031年までに3倍の1,350億ドルに達すると予測されていますが、最近の成長は目覚ましいものがあります。 6年前、ヨーロッパでは予定されていたバッテリー容量はほとんどありませんでした。 それでも、気候変動への取り組みにおける電池の重要な役割を認識し、科学者たちはより新しくクリーンな電池化学を生成することを目指しており、現在少なくとも 45 の異なる電池プロジェクトが進行中です。

EIT InnoEnergy が率いる European Battery Alliance (EBA) がこの推進に貢献しています。 EBA は電池製造のバリューチェーン全体の関係者を結集し、ロードマップの開発や資金調達から採掘や技術に至るまで、あらゆる角度から欧州の電池の課題を克服するために取り組んでいます。

さて、課題は容量ではなく、化学です。 20 年前、電池化学者はいくつかの主要な電池化学の長所と短所を検討し、最終的には優れたエネルギー密度性能をもたらすリチウムを追求することを選択しました。 これは、最近まで世界にとって有益な決断でした。

当初はカメラなどの小型電子機器向けに開発されましたが、電気自動車によってこれほど需要が大幅に高まるとは誰も予想できませんでした。 この需要の急増により、十分な量のリチウム、コバルト、ニッケルを倫理的に調達することが困難になっています。 IEAは、早ければ2025年にも世界が潜在的なリチウム不足に直面する可能性があると示唆している。

現在のナトリウム技術はエネルギー密度の点でリチウムに後れをとっていますが、ナトリウムは豊富に存在する材料であるため、定置式貯蔵には理想的です。

その結果、ナトリウムイオン電池は、充電時間は同等だが、価格が安い代わりに航続距離が少し短くなる、エントリーレベルの電気自動車にとって魅力的な代替品となる可能性がある。

リチウム電池とナトリウム電池を 1 つの電池パックに組み合わせた「AB 電池ソリューション」も、2 つの技術の長所を活用できる魅力的な選択肢となる可能性があります。 ナトリウム電池化学の広大な可能性に惹かれ、業界大手のCATLはすでに小規模生産を開始しており、今年大量生産が見込まれる。 そして、多くの小規模なイノベーターがこれに追随しています。

需要の急増に向けたサプライチェーンの準備は、例えば、ウプサラに拠点を置くアルトリスによって証明されている。アルトリスは、ナトリウム、鉄、炭素、窒素から製造するフェナックと呼ばれる高エネルギー密度の正極材料を開発した。

この技術は、業界標準のリチウムイオン生産ラインにプラグアンドプレイできるように開発されました。 これは非常に革新的であるため、Altris のシリーズ A 資金調達ラウンドに参加した世界有数のバッテリー開発者 Northvolt の目に留まりました。 調達した960万ユーロは、今年後半にGWh規模の生産施設を開設するために使用される。

負極材料としてのシリコンも増加傾向にあります。 シリコン ソリューションは、高速で大量のリチウムイオンを蓄えることができ、15 分未満の充電速度で 500 マイル以上の航続距離を実現できるという点で独特です。

しかし、業界は、今日の 10% 未満のシリコンとグラファイトの混合物から、将来的に恩恵を受ける可能性のある 100% シリコンの化学薬品に移行する際に、いくつかの課題に直面しています。

これらの課題には、シリコンの充放電に伴う膨張と収縮の自然な性質を可能にし、コスト競争力のある価格帯での拡張性を可能にする安定した化学反応を作り出すことが含まれます。 業界はいくつかの戦略を追求しており、その中にはシリコン含有量を段階的に増加させる道をたどるものもあれば、早ければ2027年にもフルシリコン陽極の導入を推進しているものもある。

フルシリコン ソリューションに向けた取り組みは、ニューヨークに本拠を置くバッテリー イノベーター GDI が過去 10 年間の大半を費やして取り組んできた課題です。

太陽光発電パネルからインスピレーションを得た GDI は、プラズマ化学気相成長法を使用して、独自の 100% シリコン陽極設計を作成しました。 実験室テストでは、この化学反応により、先進的なリチウムイオン電池のエネルギー密度が 30% 増加し、15 分間で 10 ～ 75% から 500 回以上、残り 80% の状態で安全かつ信頼性の高い急速充電が可能であることが証明されています。健康。

20 年前、業界は将来がどうなるかを考慮せずに特定のバッテリーの化学特性を追求するという間違いを犯しました。 今では私たちはよく知っています。 2022 年 12 月、欧州議会はバッテリーのライフサイクル全体にわたる要件を規定する新しい循環経済法を発表しました。

新しい法律は、私たちがスクラップに対処しなければならないというメッセージを痛感させます。 これには、製造廃棄物の削減、再利用の可能性を考慮したバッテリーの残存状態の把握の容易化、リサイクルのための分解の容易化などが含まれます。

Verkor などのイノベーターは、データと産業デジタル化を適用することでスクラップに取り組み、将来の需要に応えるためにより現代的で効率的なギガファクトリー モデルを推進しています。

欧州向けに持続可能な国産電池の供給を開発するには、今後数年間が極めて重要であり、新しい化学物質の急速な開発はその重要な部分となるだろう。 幸いなことに、私たちはヨーロッパで多くの革新的なバッテリープロジェクトを誇っていますが、成長する需要に応えるためには、業界が十分な資本とコラボレーションの機会にアクセスできることが依然として重要です。

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