巨額な利益を生むので、様々な会社が開発している。
電池の素材についてのNationalGeographicの記事です。
記事によると
- 電池の素材による特徴
- リチウム
- 利点
- ニッケル水素電池と比べて、同じ重量と体積で2倍のエネルギー密度
- 高電圧
- リチウムを超えるバッテリー素材はまだ現れていない
- 欠点
- 充電時間がかかる
- 大規模な埋蔵地は世界的に見ても限られている
- チリ、ボリビア、中国に偏在
- 水素が発生
- リチウムが水に電子を渡して酸化還元反応が生じると発生
- マンガン (リチウムイオン二次電池の正極材料)
- 利点
- 耐久性が蓄電においても望ましい特性
- 正極にコバルト酸リチウムを使うよりも、マンガンを材料としたほうが安定性が高い
- 比較的安価で資源量は豊富
- 欠点
- 産出地に偏りがある
- 既知埋蔵量の約75％が南アフリカ
- 次いで中国とオーストラリアが多い
- 正極材にマンガンを用いると寿命が低下する
- 電解液中に溶解する為
- シリコン (負極材料)
- 利点
- リチウムイオン電池に使用されているグラファイト負極の約10倍のエネルギーを吸蔵
- 世界中の至る所に豊富に存在
- 低コストで製造できる
- 欠点
- 充電時に膨張する
- 充放電を繰り返すたびにシリコンが減り、容量が低下
- 銅 (負極材料)
- 利点
- 銅ナノワイヤーの新技術が実を結べば、将来の蓄電デバイスの重要な役割を担うかもしれない
- 最先端のグラファイト負極材に比べて2倍のリチウムイオンを格納できる
- 銅とアンチモン化合物でできたナノワイヤーの場合
- 現在は数時間かかる電気自動車のフル充電を、わずか数分で完了できる技術につながる
- 欠点
- 電解液に溶解する傾向がある
- 価格が比較的高い
- グラファイト (負極材料)
- 利点
- ナノチューブを利用した方が充電、放電の速度が上がる
- 表面積が大きくなる為
- マグネシウム
- 利点
- リチウムからマグネシウムに変えると、容量が2倍になる
- 安価で豊富にある
- 欠点
- リチウムからマグネシウムに変えると、電圧は弱くなる
- ナトリウム
- 利点
- 手に入りやすい
- リチウムイオン二次電池と同等の電気を充電できる
- ナトリウム、鉄、マンガンの酸化物を正極に、ナトリウム金属を負極に使った二次電池
- エネルギーを大量に貯蔵できる
- 欠点
- パワー不足
- 融点は非常に低く、電池のセル全体にナトリウム金属が沈着しやすい
- 反応性が高い
- 水や空気と激しく反応する
- 酸素 (リチウム酸素電池)
- 利点
- 発火や爆発のリスクを解消できる
- コストも極めて低い
- 酸素は外部から調達
- 欠点
- 水分を含んでいると問題が発生する
- 空気から酸素だけを取り出す方法が課題
充電電池の性能が上がれば、発電の平準化ができ、ピーク時にあわせて設備増強する必要が無くなる。
また、停電対応にもつながる。
太陽光・熱発電など時間帯が限られる発電とも相性が良い。
この分野の発展がエコな世界につながるので、更なる発展が待ち遠しい。
記事
次世代の自動車電池を担う素材技術 NationalGeographic
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