電気自動車に加えて、リチウム電池はどのようにエネルギーの現状を変えるのでしょうか？

労働者は常に無数のハッカーシャーシに燃料タンクを設置された日産サンダーランド工場に沿って蛇状の生産ラインの約四分の三、 -工場で生産車のほとんどは、このSUVです。しかし、この生産ラインは時々別の車、リーフと呼ばれる電気自動車を通過します。

この時点で、作業者の作業は燃料タンクの取り付けからバッテリーの取り付けに変わります。彼の動きは彼の隣のロボットアームと完全に連動し、燃料車と電気自動車をシームレスに切り替えます。

最近まで、多くの人がこの切り替えは素晴らしいと思っていました。前世紀において、内燃機関は自動車や船舶の主な推進力でした。これは本当に大きなリードを与えます。リーフは世界で最も売れている電気自動車として知られていますが、英国最大の自動車工場であるサンダーランド工場は、昨年の31万台に対して、昨年は17万5000台のリーフしか生産しませんでした。まったく対照的に、ハッカーは収益性の高い状態にあり、リーフはお金を失っています。

昨年の世界の電気自動車の販売台数は75万台で、新車市場の1％未満でした。ルノー・日産アライアンスのオーナーであるカルロスゴーンは、2011年に、2016年までに電気自動車の生産を2倍にするのは2社のみであると述べました。後から考えると、この予測は明らかに楽観的すぎますが、同様の予測は珍しいことではありません。

しかし、電気自動車の離陸のタイミングは定かではありませんが、この技術がまもなく大企業になることは一般的なコンセンサスです。

ほぼフルレンジのガソリンを搭載した民間の電気自動車（テスラのModel3やゼネラルモーターズのシボレーボルトなど）が最近上場され、改訂版のリーフが9月にリリースされる予定です。サンダーランド工場の現状は、燃料車と電気自動車がすでに単一の生産ラインを共有できることを示しており、生産能力を拡大することでそのような車の人気を簡素化しています。

リチウムパワーバッテリーが飛躍

多くの予測は、電気自動車の所有と運転の生涯コストを数年で燃料車と比較できることを示唆しています。これは、2020年代に電気自動車の販売を急増させ、2030年代に主流になりました。中国は昨年、世界の電気自動車販売の約半分に貢献しました。 2020年には200万台の電気ハイブリッド車とプラグインハイブリッド車が登場し、10年間で700万台に達すると推定されています。

コンサルティング会社のブルームバーグニューエナジーファイナンスは、石油会社の電気自動車に対する期待は数年前よりもはるかに高いと指摘しました。石油輸出国機構（OPEC）は現在、2040年に2億6600万台の電気自動車を道路で運転することを期待しています。英国とフランスの両方は、それまでに純粋な燃料車が禁止されると述べました。

これは、リチウム電池事業の大幅な拡大と、今後も業界が急速に成長し続けるという一般的なコンセンサスによるものです。最初のリチウムパワーバッテリーは26年前に発売され、当初はソニーのCCD-TR1カメラで使用されていました。その製品は非常に人気があり、使用するバッテリーはさらに人気があり、コンピューター、携帯電話、コードレスデバイス、電子タバコなどの製品で徐々に使用されています。

電池を使用する電子製品が多いほど、リチウム電池の需要は大きくなります。昨年、消費者製品によるリチウム電池の生産量は約45GWhでした。率直に言って、すべてのバッテリーが英国に電力を供給するために使用される場合（国の平均電力消費量は34 GWです）、それは約1時間20分続く可能性があります。

同じ年に、電気自動車用のリチウム電池の生産は、電子機器の半分である25GWhに達しました。しかし、CairnERAのバッテリーコンサルタント会社であるSamJaffeは、自動車用バッテリーの需要が早ければ来年には家電製品を上回り、業界全体のターニングポイントになると予想しています。大規模な拡張が始まりました。

世界トップ5のリチウム電池メーカーとして、日本のパナソニック、韓国のLG化学、サムスンSDI、中国のBYD、ニンデ時代は設備投資を増やしており、2020年には現在の3倍の生産量に達すると見込まれています。ネバダとパナソニックの50億ドルのスーパーファクトリーは、年間約4GWhの生産を達成することができました。テスラは、同社が2018年に35 GWhの容量を達成すると述べました。わずか4年前、この生産は世界中のすべてのリチウム電池に十分でした。

スーパーファクトリーは電気自動車のためだけに作られているのではありません。南オーストラリア州での電力調整を聞いた後、テスラの創業者イーロン・マスクはテスラがグリッド決してさよならことを保証するために、今年の年末までに十分なバッテリー容量を提供できること月で首相の国に語りました。

スーパーファクトリーでは、現在、上司の約束を果たすために129MWhの容量を詰め込もうとしています。太平洋の反対側に設置すると、この種のものとしては世界最大になります。しかし、将来的に展開される同様のシステムが多数あります。

グリッド事業者が太陽光発電や風力エネルギーの断続的な供給の効果をスムーズにする方法を探しているように、工業規模のリチウムパワーバッテリーパックは、より一般的になってきている-特に自動車で使用されるスプライシング多くの電池パックで。より速い充電および放電速度をサポートするために、その化学および電子部品を調整します。

グリッドに依存しないようにしたい消費者はより小さなバッテリーパックを購入することができます-または電力価格は、昼も夜の間に最も高い時にグリッドに販売する、独自の電気を保存します。バッテリーは、将来の低排出の真のビジョンの不可欠な部分になっています。

世界の生産能力が急上昇

リチウム電池の基本原理はわかりやすいです。バッテリーが電位まで充電されると、リチウムイオンがグラファイト電極の奥深くまで引き込まれます。使用中、これらのリチウムイオンは、液体電解質を介して、リチウムと他の金属の化合物でできた、より複雑な電極であるカソードに戻ります。

一方、バッテリー事業の基本的な運営モデルは非常に不透明です。これは主に、サプライヤーが市場のリーダーであるアジアの巨人の秘密と予測不可能な経済状況に過度の注意を払っているためです。

過去数年間の状況は、一部にはユニットコストを下げることができるため、すべての大手メーカーが生産能力を増強していることを示しています。バッテリーの基本コンポーネントとして、リチウムバッテリーは2010年にkWhあたり1,000ドル以上の費用がかかり、昨年は130ドルから200ドルに下落しました。 GMによると、ボルト用に60kWhのバッテリーパックを購入したとき、LG化学に支払われた価格はkWhあたり145ドルでした（バッテリーパックのコストは、労力、材料、電子部品のためにバッテリーのコストよりも高かった）。

テスラは、モデル3のバッテリーの価格が安いと言いました。低コストだけが改善点ではありません。大量の研究開発投資により、より高いエネルギー密度（キログラムあたりの容量の増加）とより高い耐久性（充電と放電のサイクルの増加）が達成されました。ボルトのバッテリー保証は8年間続きます。

しかし、このように、値下げは、より安価でより良い品質のバッテリーを生産するだけでなく、深刻な過剰容量につながる可能性があります。 CairnERAは昨年、リチウムパワーバッテリーの容量が需要の3分の1であると推定しました。エージェンシーとBNEFの両方が、生産されたすべての自動車用バッテリーについて、バッテリーメーカーはお金を失うか、わずかな利益しか得られないと述べた。

供給過剰にもかかわらず、それらはすべて、部分的にはさらにコストを削減するために、拡大し続けることを計画しています。ジェフは、この種の考え方は「伝統的なアジアの巨大モデル」に属すると説明しました。つまり、市場シェアと引き換えに利益率と引き換えにです。

電気自動車の未来は明るいので、これは良い戦略のようです。でも今は少し緊張しているようです。ジェフは、電気自動車と貯蔵施設の需要の伸びがこの急速な拡大を支えることができると信じていますが、今では「これは金のないゴールドラッシュのようなものです」と信じています。

しかし、それは他のいくつかの貴重な金属を含んでいます。より多くの電池を製造するには、より多くのリチウムと、陰極の製造に使用されるコバルトを含む他のさまざまな金属が必要です。これらの金属は、バッテリーのコストの約60％を占めています。電池メーカーにとって、これらの材料の継続的な供給を確保することは、電気化学技術を習得することと同じくらい重要です。

2015年以降、コンサルティング会社BenchmarkMineralIntelligenceのSimon Mooresは、リチウムの価格が3倍になり、コバルトの価格が2倍になり、カソードに使用されるニッケル含有化学物質の価格も上昇したと述べています。

モース氏は、リチウムの新しい供給源を見つけることは難しくないと述べた。世界のリチウム埋蔵量は少なくとも2億1000万トンであり、現在の年間生産量はわずか18万トンです。新しいリチウム鉱山は徐々に採掘されています。世界最大のリチウム生産者であるチリのSQMは、7月に、リチウム合弁会社を設立するために西オーストラリアに1億1,000万ドルを投資すると発表しました。

コバルトの状況はさらに厄介です。供給が不足しているだけでなく、多くはコンゴ民主共和国からのものです。この地域には倫理的な問題（児童労働に頼る必要がある）とビジネス上の問題（重要な資源を軍閥に頼りたくない）の両方があります。 LG化学は、パフォーマンスを改善し続けながら、バッテリーに使用されるコバルトの量を削減しようとしていると述べています。将来的には、使用済みバッテリーからこの金属をリサイクルすることで、業界全体の持続可能性が向上します。

原材料価格の高騰に直面してメーカーが自信を持って生産能力を拡大している理由の1つは、リチウム電池には現在ライバルがほとんどいないことです。原則としてより大きな利点があると主張する他のバッテリー技術がしばしばありますが、何十年にもわたる開発を通じて、単純なアイデアからリチウムパワーバッテリーのような支配的な技術に変わることはできません。プロセス全体が、微細製造、電解質の選択、さらに複雑な金属カソードナノテクノロジーなど、多くの補完的なテクノロジーを生み出しました。

米国のカソード材料のサプライヤーであるCACMPowerの責任者であるKenanSahin氏は、リチウム電池のコストと重量、繰り返しの充電と放電のサイクル数、耐久性と安全性はすべて、一晩ではなく無数の調整によって達成されると述べました。やれ。

彼は、電池の化学的性質を製薬業界の創薬プロセスと比較しています。 「それは本当に難しいです。スケールで何をしたいのかに関わらず、副作用を受け入れる必要があります」と彼は言いました。これは、潜在的な債権者が模倣することは困難です。近い将来のために、進化し続けるリチウムパワーバッテリー技術-おそらく新しい固体電極を使用しては-鉛とそれがサポートするアプリケーションモデルの継続的な成長から利益を継続していきます。

これまでのところ、最も主流は円筒形の18650バッテリーです。長さ約65mm、直径18mmで、エネルギー密度は1キログラムあたり約250Whです。 （比較として、ガソリンのエネルギー密度は約50倍ですが、バッテリーは数百倍のエネルギーを蓄えることができます。）

テスラとパナソニックは現在、18650よりもわずかに長くわずかに広い2170バッテリーを開発しています。ムスクによれば、これは市場で最も密度の高いバッテリーになるとのことです。同社によれば、7月末に納入されたModel3の運転コストは、従来モデルに比べて半減したという。車のローンチの時点で、来年50万台を達成することについてムスクの声明は非常に素晴らしいです。 「地獄の生産へようこそ」と彼は組立ラインの労働者に言った。

同社は、多くの場合、その株式市場が上昇し、同社の株価は、昨年になっている-テスラは、それが株式市場に待望の呼吸スペースを与え、同社の拡張計画をサポートするために債券$ 1.5億ドルを発行することを8月7日に発表しました。 3分の2高い。

同社は、455,000のModel3先行販売注文を受け取ったと述べています。これにより、年末までに十分なキャッシュフローを生み出して財政状態を強化することができます。すべてが計画通りに進んだら、ムスクはスーパーファクトリーが年間100GWhの容量を持つ世界最大の建物になることを望んでいます。同社は他の場所にスーパーファクトリーを建設する可能性もあり、次のファクトリーは中国に定住する可能性があります。

すべてのイニシアチブは、電気自動車が繁栄すると信じています。これらの製品は間違いなくより良く、より安くなっています。しかし、その実用性を制約するいくつかの要因がまだあり、最も顕著なのは充電です。英国では、車の所有者の43％が路上駐車を行っていないため、自宅で車を充電することはできません。 11kWの充電器を使用して90kWhのバッテリーを6時間充電すると、ヒューズが飛ぶ可能性があります。

ニューヨークの電力網は荒廃し、1世紀以上前のジョージウェスティングハウスとニコラテスラの時代にまでさかのぼります。現在、より多くの再生可能エネルギーを電力源として吸収する努力がなされており、エネルギー貯蔵施設は、電力のピーク需要に対処するための新しい方法を提供します。州のエネルギー当局者であるジェイソン・ドーリング氏は、このプロジェクトは、朝と夕方の時間帯にエレベーターに電力を供給することができる高層ビルへの設置に最適であると述べました。

しかし、ニューヨーク消防局は、建物のリチウム電池が火災を引き起こす可能性があることを依然として懸念しています。昨年のSamsungGalaxy Note7「FrozenDoor」は、リチウム電池が適切に設計されていないと、短絡のために燃焼することを世界に認識させました。しかし、全体として、電極に使用されている新しい材料とセラミックコーティングにより、自動車のバッテリーは非常に安全になっています。

セキュリティ上の懸念に加えて、独自のストレージシステムをインストールする企業は、時代遅れの規制や保険の問題が障害となっていると述べています。アニルSrivastava氏、スイスの電池メーカーLeclanchの頭éが、これはアクセスファンドの能力を制限していると述べました。彼らはまた、貯蔵施設を価値あるものにする方法を見つける必要があります。

場合によっては、これが規制要件を満たすほぼ唯一のソリューションです（サンディエゴの場合のように）：2015年にAlisoCanyonのガソリンタンクがリークした後、カリフォルニア州公益事業委員会はロサンゼルスでの停電を心配していました。価格が主な目標である場合、バッテリーはユーザーに提供する複数のサービスを探しています。このプロセスは「収益の積み重ね」と呼ばれます。たとえば、システムは、短期間の周波数調整のためにグリッドに電力を供給するだけでなく、ピーク需要に対処する方法にもなります。

複雑に聞こえますが、同じものを販売する複数の方法を見つけることは、さまざまな市場やさまざまな使用規模に合わせてさまざまな製品をカスタマイズするのと同じように、バッテリー業界では避けられない傾向です。今日の繁栄は少し気が遠くなるように見えますが、長期的には、業界は良い仕事をしているようです。

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