電気自動車業界を刷新する動力バッテリー?

日本の日経新聞は12月9日、トヨタが全固体電池を開発中であると報じた。この電池は一度充電すると500キロメートル走行でき、フル充電にかかる時間は10分と従来の電気自動車より少なくとも3分の2短い。トヨタは世界初の全固体電池車の量産メーカーとなる見通しで、来年試作車を発売する予定だ。

トヨタのニュースに加えて、フォルクスワーゲンとビル・ゲイツが共同投資した会社QuantumScapeも、15分で80%を充電し、エネルギー密度を50%増加させ、より広い範囲の電圧に耐えることができる新しい固体電池技術を発表した。最低気温は-30℃まで。フォルクスワーゲンは、2025年までに新しいバッテリー生産ラインを設置することが目標だと述べた。

では、全固体電池と従来の電池の違いは何でしょうか?

従来のリチウム電池: 正極、隔膜、負極で構成され、電解液が充填されています。

全固体電池: リチウム電池は固体電解質を使用しており、電解質の材料が全固体リチウム電池の性能を大きく決定します。

2 つの主な違いは、全固体電池の電解質が固体であることです。これは、正極と負極の間のリチウムイオンの移動媒体が液体から固体に変わることを意味します。カソード材料の継続的なアップグレードにより、固体電解質の調整が改善され、バッテリーシステムのエネルギー密度の向上につながります。

全固体電池の利点。

固体電解質を使用しているため、従来のリチウム電池と比較して、固体電池は不燃性、高温耐性、非腐食性、不揮発性、低火災リスク、および高エネルギー密度という特性を備えています。

全固体電池の工業化。

全固体電池は、電池のエネルギー密度と耐久性に対する不安に対する最後の解決策と考えられています。全固体電池には多くの利点がありますが、コストが高く、生産能力が低いため、広く使用されていません。

全固体電池の実用化は人々が思っているほど早くないかもしれない。寧徳時報は2019年、全固体電池の開発に注力しサンプルを生産したが、完全に商品化するには10年かかり、大規模生産には程遠いと発表した。

全固体電池の応用スケジュールを予測する。

-2021年は全固体電池市場の潜伏期間となる。関連する製品計画と研究開発が実施され、市場は依然として三元電池によって支配されるでしょう。

-2021年から2025年にかけて、固体電池は応用の初期段階に入り、電池エネルギー密度は300-500Wh/kgに達し、少数のハイエンド電気自動車には固体電池が搭載される予定です。

-2025年から2030年、あるいはそれ以上に市場は真に成熟し、全固体電池のエネルギー密度は500Wh/kgを超え、大規模生産が本格的に普及するでしょう。

一般に、全固体電池、特に自動車などの大電流用途向けの電池は工業化の規模からは遠く離れており、さらなるアップグレードとコスト管理が必要です。

大量生産が間近に迫っていると言う人もいれば、10年かかるだろうと言う人もいるのはなぜでしょうか?

ご想像のとおり、現在量産化が宣伝されている「固体電池」は全固体電池ではなく、半固体電池です。

半固体電池は通常、一方の電極に固体電解質、もう一方の電極に液体電解質を持っています。半固体電池を実験している人の多くは、すぐに商用利用することを目的としています。例えば、トヨタは路面電車用の全固体電池の開発を目指しているが、徐々に「半固体」電池から始めるとしている。

寧德氏が大規模生産には10年かかると言ったのは全固体電池のことであり、それが目標だった。

トヨタとQuantumScapeの全固体電池は新興企業にとって脅威となるだろうか？

全固体電池開発の観点から。

欧米諸国の電池技術革新は主にスタートアップ企業が主導している。欧米諸国では中小企業がイノベーションを担っており、大企業は合併・買収を通じてイノベーションの問題を解決しているため、広範囲に探索する必要はない。

日本は伝統的な自動車や機械の企業が大半を占めていますが、これは日本の伝統的な企業が非常に先進的で、どんな新しい技術にも挑戦したがるからです。

中国は比較的遅れて全固体電池の分野に参入した。しかし、私たちは全固体電池がメディアで説明されているほど素晴らしいものではないと考えています。研究開発に1～2年の空白があったとしても、電池トップ企業の地位を覆すには十​​分ではない。

まず、リチウム電池が主流になるにつれて、電池は急速に改良されるでしょう。現在の液体バージョンは改善を続けます。特に毎年、5 年、10 年ごとに 30% 向上した場合、改善された電池効率は全固体電池と同様になります。

第二に、革新的な全固体電池技術は企業に簡単に統合できます。全固体電池はリチウム電池の路線でもあります。リチウム電池のルートでは、これらの改良された技術は大手企業によって簡単に集められます。新しい電池技術のブレークスルーは、工場建設の敷居やリスクが非常に高いため、急速に規模を拡大できる大手企業に技術を売り込む人が多い。全固体電池の相対的な技術ギャップは小さく、全固体電池の商品化においては、大量バッチの利点が明らかにより重要である。