リチウムイオン電池がまだ市場に出ているのはなぜですか？

外国メディアの報道によると、リチウム電池は1970年代の誕生以来、すべての人の生活に成功を収めてきましたが、急速な技術進歩の時代には、その地位に代わる新しいエネルギー貯蔵技術はなく、人々は考えさせられます。研究者はどのような困難を抱えていますか？

今年の初め、エネルギー省の代替エネルギー先端研究プログラム（ARPA-E）の責任者であるウィリアムズは一夜にして見出しをつかみました。そして彼に大きな注目を集めたのは、ガーディアンへのインタビューからの文章だけでした。「私たちはバッテリー分野で大きな進歩を遂げました。」

バッテリー技術にブレークスルーはありませんでした

ただし、ブレークスルーはブレークスルーですが、いつ使用できるかはまだ不明です。これに先立ち、ARPA-Eはエネルギー貯蔵に関連する75以上の研究プロジェクトを支援してきました。それらはいくつかの満足のいく結果を達成しましたが、少量で低コストのエネルギー貯蔵装置の生産に突破口はありませんでした。

努力にもかかわらず、多くの新興企業は、経済的、セキュリティ、コンパクト、および高エネルギー密度を統合し、そのコストをキロワット時あたり100ドルに削減できるエネルギー貯蔵デバイスの製造に近づいています。しかし、エネルギー貯蔵装置の価格がこのレベルで管理されている場合、必然的に電気カップル腐食効果につながります（いわゆる電気カップル腐食効果は、同じ媒体内の異種金属の接触点での局所腐食を指します腐食電位が異なるため）。

この問題を解決できるのは再生可能エネルギーだけです。彼らは電気自動車をより軽くそしてより安くすることができます。しかし、克服できないスロットが1つあります。再生可能エネルギーは、太陽が輝いているか、風が荒れ狂っているときにのみ安定します。

残念ながら、このような新しいバッテリーの商品化は、化石燃料から再生可能エネルギーへの移行に大きく遅れをとっています。たとえそれが大胆であったとしても、マスク氏は現在の電気自動車メーカーがリチウムイオン電池の改善においてあまり進歩していないことを認めなければならないでしょう。

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実際、多くの研究者は、エネルギー貯蔵装置は既存の障壁を打ち破り、飛躍するためにまったく新しい化学プロセスと物理的形状を採用する必要があると考えています。この方法でのみ、既存のアーキテクチャを削除し、家庭用電化製品、電気自動車、ネットレベルのストレージシステムなどの分野で過去10年間に達成された優位性を打ち破ることができます。

5月、米国エネルギー省は「リチウム電池を超えて」に関する第9回年次シンポジウムを主催し、毎年研究者が集まり、新しいエネルギー貯蔵装置の開発における技術的課題について話し合いました。

Solid Energy Systemsの創設者であるHuqichaoは、バッテリーのエネルギー密度を大幅に向上させ、既存の製品を大幅に上回る新しいリチウム金属バッテリーを作成しました。

Huqichaoはまた、セミナーで新しいリチウム金属電池の開発の歴史について説明しました。彼は、10年以上の研究開発プロセスで遭遇した最も重要な障害は、アイデアを製品に変える方法であると信じています。パフォーマンスの一方の側面を改善すると、もう一方の側面に影響を与える可能性があるため、これはバッテリーにとってさらに困難です。したがって、難しいトレードオフと選択を行う必要があります。

研究開発の深刻な資金不足

さらに、エネルギー貯蔵の研究は、多様性という厄介な問題にも直面しています。バッテリー技術は現在本格化しており、フォームバッテリー、流体バッテリー、化学バッテリーにはすべて独自の熱心なファンがいます。そのため、最終的にどのようなバッテリーが大きな勝者になるかは誰にもわかりません。その結果、研究資金が広がります。

調査会社LuxResearchによると、エネルギー貯蔵セクターは過去8年間で40億ドル以上の投資を吸収しましたが、このセクターにルーツを持つ新興企業は平均4,000万ドルの資金を受け取っています。一方、テスラはスーパープラントで50億ドルを受け取りました。これは、短期的には埋めることができなかったギャップです。

カリフォルニア大学バークレー校の材料科学教授であるXideer氏は、次のように述べています。「完全な小規模生産ラインの構築には約5億ドルの費用がかかり、詳細を最適化する必要があります。さらに、バッテリーシステムを自動車メーカーに勝つ。これは、毎年500万ドルの投資しか得られない企業にとって不可能な作業です。」

メーカーがようやく新技術を市場に投入できたとしても、生産拡大やバイヤー探しは難しい。以前のLeydenEnergyおよびA123システムは、最高のネガティブマテリアルでした。彼らは新しい技術を持っていたが、資金不足と需要不足のために失敗した。また、SeeoとSakti3の2つのスタートアップが不運になり、新しいバッテリーが大量生産される前に低価格で買収されました。

今のところ、世界の3大バッテリーであるSamsung、LG、Panasonicも戦略を変更し、根本的なバッテリー革命ではなく、より保守的になり、既存のテクノロジーが改善される傾向にあります。さらに、バッテリーのスタートアップには、言及したくない問題があります。リチウムイオンバッテリーは、誕生してから進化を止めていません。老人がついていけないのなら、なぜ新しい時代を始めるのか？

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