中国における電池技術の発展 – Taipu Technology

リチウム電池の開発の方向性を決定した後、科学者たちはリチウム電池の分野で努力を始めました。その結果、小型化・高密度化が進んだリチウム電池が次々と登場しています。ただし、このときの電池はまだリチウムイオン電池と呼ばれており、リチウムイオン電池ではありません。リチウム電池ですが...

中国における電池技術の発展

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リチウム電池の開発の方向性を決定した後、科学者たちはリチウム電池の分野で努力を始めました。その結果、小型化・高密度化が進んだリチウム電池が次々と登場しています。

ただし、このときの電池はまだリチウムイオン電池と呼ばれており、リチウムイオン電池ではありません。

リチウム電池は良いですが、その欠点はリチウムの反応性が高いため、爆発や自然発火を起こしやすく、安全性に懸念が生じていることにあります。当時、10個のリチウム電池のうち、8個は自然発火しやすいものでした。リチウム電池を持つことは、燃えている爆弾を持っているようなもので、非常に危険でした。

に対処する過程で安全性の問題リチウム電池の、一人の科学者が著名な人物として浮上し、それはしばしば「リチウムイオン電池の父」と呼ばれるジョン・グッドイナフでした。

Goodenoughは、金属リチウムをイオン状態に分解する方法の開発に成功し、充電および放電プロセス中にリチウムイオンが正極と負極の間を行き来できるようにしました。金属リチウムがなく、充放電サイクル中にリチウムイオンのみが存在するため、バッテリーの安全性が大幅に向上しました。このタイプのバッテリーは、リチウムイオン電池として知られています。

従来のリチウム電池と比較して、リチウムイオン電池の最大の利点は確かに安全性の向上であり、自然発火の確率はまれにしか発生せず、約1万分の1と推定されています。しかし、過去のリチウム電池火災の深刻な事件により、リチウムイオン電池が導入されたとき、欧米の企業の間ではこの発明を採用することに消極的でした。

リチウムイオン電池技術を最初に採用した国は、まさに日本でした。1980年代、日本の電子製品が国際市場を席巻し、電池技術の進歩が急務となっていました。日本で最も強力な企業の1つとして、ソニー株式会社はジョン・グッドイナフのリチウムイオン電池技術を採用しました。

実際、リチウムイオン電池の登場により、彼らは広く称賛され、ソニーは急速に電池業界で支配的なプレーヤーとして浮上しました。

1997年、ジョン・グッドイナフは、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)バッテリーとして知られる新しいタイプのリチウムイオンバッテリーをさらに開発しました。このバッテリーは、一度導入されると、その安定性と低コストですぐに注目を集め、大規模なアプリケーション向けの優れた選択肢となりました。それは徐々に新エネルギー車で使用される主要なバッテリータイプの1つになりました。

LiFePO4電池の開発を含むリチウムイオン電池研究への貢献は、2019年にノーベル化学賞を受賞したときに認められました。

現在、リチウムイオン電池は家電市場を支配していますが、リチウムイオン電池技術は電池開発の頂点ではありません。安全性とエネルギー密度のさらなる向上の可能性はまだあります。

中国のバッテリー企業は、これらの分野の探求において大きな進歩を遂げました。

電気自動車の航続距離を延ばすために、現在、主に2つのアプローチがあります。最初の方法は、単にバッテリー容量を増やすことです。バッテリーが大きいほど、走行距離は長くなります。ただし、このアプローチでは、重量の増加、コストの増加、および安全性の懸念につながります。これらの課題に対して、BYD(Build Your Dreams)はブレードバッテリーを開発しました。

BYDが開発したブレードバッテリーは、バッテリーセルを長くして長さを長くすることで構造革新を利用しています。バッテリーケーシング自体がバッテリーパックをある程度構造的にサポートするため、安全性を確保しながらエネルギー密度が向上します。

2つ目のアプローチは、テスラの技術パスに見られるように、ソフトウェアの最適化に焦点を当てています。インテリジェントな電子制御システムを利用することで、テスラは電力の割り当てと使用を最適化し、エネルギー消費を最小限に抑えながら電力出力を最大化することを目指しています。BYDが「ブルートフォース」技術ルートを採用していると言えるなら、テスラは「スマートで効率的」な技術ルートをたどります。

しかし、どの技術がどのような道をたどるにせよ、電池技術に大きなブレークスルーがなければ、これらのアプローチは一時的な解決策に過ぎません。この問題を根本的に対処するためには、電池技術に革命を起こす必要があります。

この点で、中国企業は確かに探求の最前線にいます。

ナトリウムイオン電池は将来の開発の重要な方向性と考えられており、中国のパワー電池会社であるCATL(Contemporary Amperex Technology Co. Limited)は現在、ナトリウムイオン電池の開発をリードしています。

CATLは、第1世代のナトリウムイオン電池を発表しました。そのエネルギー密度は、リン酸鉄リチウムや三元系リチウム電池よりもまだ遅れていますが、ナトリウムイオン電池は低温でより優れた性能を発揮します。彼らは、摂氏-20度という寒い環境でも、射程能力の90%以上を保持することができます。さらに、ナトリウムイオン電池は急速な充電速度を提供し、室温でわずか15分で80%の充電を可能にします。これにより、電気自動車の充電が遅延するという懸念が解消されます。これは、燃料補給の利便性に比べて低いという懸念に対処するものです。

材料としてナトリウムを使用すると、バッテリーの正極の問題が解決されますが、負極はどうなるのかという疑問が残ります。

シリコン系材料は、現在、電池の負極材料としては最も容量の大きい材料です。理論的には、グラファイトの最大12倍の電流密度を処理できます。中国もこの分野で大きな進歩を遂げており、「青海湖電池」と呼ばれるプロジェクトがスマートフォンプロジェクトに適用されています。この技術により、電池の厚さを1cm未満で作ることができます。多くの折りたたみ式スクリーンスマートフォンは、シリコンベースのバッテリーを使用しています。

全体として、中国のバッテリー技術は現在、世界の最前線に立っています。これにより、新エネルギー分野における中国の将来の発展のための強力な基盤が固まります。

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