誰が「救い主」になることができますか？全固体電池も

China Business Newsによると、今月中旬、掃除機の発明者でありDysonの創設者であるJames Dysonは、最初の1,500万ドルの投資を全固体電池会社Sakti3に投資しました。 2007年に設立されたバッテリースタートアップ企業です。

ダイソンによると、Sakti3が現在開発している全固体電池のエネルギー密度は1,100 WH / Lになります。ダイソンだけでなく、過去数年間、同社のSakti3は、ゼネラルモーターズなどの企業からも投資を受けています。

液体電池寿命のボトルネック

1991年に液体電解質を含むリチウムイオン電池が電子機器に導入されて以来、液体リチウム電池は最も成熟した広く使用されている技術ルートの1つになりましたが、James Dysonの目には、「現在の電池技術は特定のボトルネックに直面しています」

たとえば、まだリストされていないAppleWatchは吐き出されています。 128,000元の価格の背後で、アップグレードされるべきであると一般大衆が信じているバッテリー寿命は、18時間だけで、大きな進歩を遂げていません。 「このリニューアルの値段は、購入が気持ちだとしか言えない…」ネットフレンドエイド、「時計を買ったり、飲んだり、毎日充電したりする車の値段で」

確かに、それはスマートホームを含むウェアラブルデバイスだけでなく、バッテリー寿命のボトルネックによって疑問視されている、かつて人気のあった新エネルギー車の新人テスラです。見た目はかっこいいですが、環境保護の考え方もおしゃれですが、車がなくても走行距離が500 KMに達しても、バッテリーがなくなると動きにくいです。しかし、テスラの創設者兼CEOのマスクも無実です。バッテリーマイレージの不足は、業界が解決できない最初の問題です。さらに、すべての新エネルギー車の中で、テスラはすでに走行距離のチャンピオンです。

おそらく、今日のエレクトロニクス産業の発展を妨げている最も重要な問題の1つは、製品自体の技術ではなく、バッテリー寿命の改善です。では、なぜ液体リチウム電池はより長い距離を持つことができないのですか？

バッテリーの範囲の長さは、バッテリーのエネルギー貯蔵容量、つまり単位体積あたりのエネルギー密度に大きく依存します。電池の単位エネルギー密度を上げるには、1つは動作電圧を上げること、もう1つは電極材料のエネルギー密度を上げることです。動作電圧が一定の領域にしか存在できない場合、バッテリーのエネルギー密度は、電極材料のエネルギー密度によってのみ増加させることができます。言い換えれば、リチウム電池の開発は「一世代の材料、一世代の電池」の法則に従います。既存のリチウム電池の正極材料は、一般に、リチウムコバルト、リチウムマンガン、リチウム鉄ホスフェート、および三元材料を含み、一方、負極材料は、一般に、グラファイト、ハード/ソフトカーボン、チタン酸リチウム、および合金負極材料である。発掘スペースは広くありません。

これは、電極材料に新しい代替品が見つからない限り、リチウムイオン電池の範囲を大幅に拡大することを意味します。

全固体電池の革新

しかし、液体リチウム電池のエネルギー密度は当面大幅に改善されていないので、それを置き換えることができる別のより有利な電池技術はありますか？

Bloomberg Newsによると、フォルクスワーゲンのCEOであるMartin Winterkornは、シュトゥットガルトでの記者会見で、フォルクスワーゲンが米国のスタートアップQuantumScapeから新しいバッテリーを開発するかどうかを今年の前半に決定する予定であると語った。フォルクスワーゲンの電気自動車で使用されている技術

全固体電池技術を使用すると、VWの航続距離は700キロメートルになり、テスラモデルや既存のすべての新エネルギー車よりも長くなります。おそらくこれが原因で、2014年12月には、フォルクスワーゲンは前述のQuantumScape会社の約5％を買収しました。

実際、それは一般の人々だけではありません。トヨタは早くも2010年に、1,000KMを超える範囲の全固体電池を発表しました。 QuantumScapeやSakti3などの取り組みでも、従来の液体リチウム電池を固体電池に置き換えようとしています。

固体電池の電解質は固体状態であり、その密度と構造により、より多くの帯電イオンが一端に集まり、より多くの電流を伝導することができます。これにより、電池の容量が増加します。そのため、同じ量の電気で、固体セルの体積は小さくなります。それだけでなく、全固体電池には電解質が含まれていないため、保管が容易になります。自動車などの大型機器に使用する場合、冷却管や電子制御装置などを追加する必要がないため、コストを削減できるだけでなく、効果的に軽量化できます。

正式名称によると、Sakti3は1リットルあたり1,100ワット時のエネルギー密度の電池を製造しており、これは現在のリチウムイオン電池のほぼ2倍のエネルギー密度です。フロリダ大学のバッテリーの専門家で材料科学の教授であるケビン・ジョーンズは、バッテリーがSakti3と同じくらいの電力を蓄えることができれば、電気自動車の購入と使用のコストは通常の自動車と同じになると考えています。

また、全固体電池には別の利点があります。事故で損傷したときに爆発したり発火したりすることはありません。それ以前は、頻繁なバッテリー火災やその他の誤動作のために、フィスクや新エネルギー車のテスラが破産し、ゆっくりと姿を消しました。

商品化への道は長い

Avestor Canadaはまた、固体リチウム電池の開発を試み、最終的に2006年に破産を申請しました。Avestorは電池の液体電解質の代わりにポリマーセパレーターを使用していますが、安全性の問題は解決していません。北米では、バッテリーの燃焼または爆発の事件がいくつか発生しています。

Sakti3の全固体電池は、フラットパネルディスプレイや太陽電池の製造でも一般的に使用されている薄膜蒸着技術を使用して製造されています。 「バッテリーが半分に分割されているか、バッテリーが高温環境に置かれています。しかし、バッテリーは引き続き機能します。」彼女の意見では、Sakti3の全固体電池は完全に安全です。

しかし、トヨタは、最初の大量生産された水素燃料電池車を発表してから間もなく、全固体電池技術を新エネルギーの唯一の前進とは考えていません。

「全固体電池は電池技術の将来のトレンドの1つかもしれませんが、おそらく最高ではありません。」上記の新エネルギー生産会社の技術者は、燃料電池、スーパーキャパシタ、アルミニウム空気電池、マグネシウムなどを記者団に語った。バッテリーはより大きな概念開発スペースを持っており、最終的には、どちらのルートがより速く、より密接に開発されるかに依存します。」

おそらく最大のテストは価格です。液体リチウム電池のコストは、キロワット時あたり約200〜300米ドルであると理解されています。既存の技術を使ってスマートフォンに電力を供給するのに十分な全固体電池を作ると、コストは15,000米ドルに達し、自動車に電力を供給するのに十分な全固体電池のコストはさらに高くなります。費用は驚異的な9千万米ドルです。

Sastry氏によると、全固体電池のコストが高い重要な理由は、その非効率性です。 Sastryの計画によると、Sakti3は最終的にバッテリーのコストをキロワット時あたり100ドルに削減しますが、彼女は最終的な時間を与えませんでした。

理論の時から、全固体電池は新しい概念ではありませんが、長年にわたって、研究開発は期待されたほど速く進歩していません。リチウムイオン電池と同様に、1970年代には、概念と実験的認証が並行して進んでいましたが、実際の大量使用はすでに20世紀の終わりにありました。

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