ますます競争が激化する電気自動車モデルが登場していることは事実ですが、電気自動車が実現するためには、電気自動車が提供する自律性はさらに大きくなるはずです。
そしてそれは、より優れた安定性と安全性を提供することに加えて、まさに全固体電池の基本的な仕事です。
全固体電池技術は、今日のリチウムイオンの進化です。 （リチウムイオン）電池;電気自動車だけでなく、スマートフォンなどあらゆる電子機器に使用されています。
ジョン・B・グッドイナフ –ドイツ系アメリカ人の科学者および物理学者、リチウムイオン電池の共同発明者–彼の97歳で、無機結晶電解質を使用した全固体電池の開発も主導しています。 。実際、カリフォルニア大学サンディエゴ校もセラミック酸化物や硫黄ガラスなどの無機固体に投資しているため、この研究に携わっているのは彼だけではありません。
固体電解質の市場への導入により、より優れた自律性を提供できるようになります。 、安全性と安定性の向上、経済的コストの削減 はるかに短い充電期間を提供します 。
一方では、リチウムイオン電池は2つの電極で構成されています。;カソードとアノードは、セパレーターによって分割され、セルに埋め込まれ、電解質に浸されます。 、必要なイオンを化学的に反応させる導電性液体 電極間。そして、複数のセルの組み合わせがバッテリーを形成します。
さて、私たちが車の電源を入れると、これらの化学反応が活性化され、電極間のイオン循環を開始し、電子を生成し、それらをバッテリークランプに転送してエネルギーを生成します。そして、バッテリーを充電すると、粒子が反対方向に循環し、反転プロセスが発生します。
ご存知のように、これらのバッテリーは寿命が限られています 8年から10年 、これは約 3,000回の完全充電サイクルに相当します 。これは、液体リチウムが時間の経過とともに固化し、デンドライトと呼ばれる小さな空洞を形成するという事実によるものです。 、バッテリーが弱くなり、過熱や短絡を引き起こします。
そしてそれだけでなく、液体電解質に関する別の問題 それは可燃性であるということです 、安全および冷却システムが必要です 熱の蓄積と容量の損失を防ぐため。そして、これはすべて、バッテリーのコスト、重量、および容量が高くなることを意味します。
一方、全固体電池の主な違いは、電解質にあります。 この場合、これは液体ではなく固体です。つまり、これらの電池のエネルギー貯蔵セルには導電性の液体は含まれていませんが、液体電解質と同じ機能を果たす固体化合物で構成されています。つまり、電極間でイオンを伝達してエネルギーを生成します。
全体的な性能は同じですが、無機固体電解質を使用しています 複数の側面を促進します。具体的には、ジョンB.グッドイナフのチームは、エンジニアのマリアヘレナブラガと共同で、2020年4月に固体ガラス電解質の特許をすでに申請しています。そのバージョンには、エネルギー密度とバッテリー寿命を延ばすことができるアルカリ性金属アノードがあります。
Spring8の画像のおかげで、これらの新しい電池が現在のリチウムイオン電池に関してどのように機能するかを知ることができます。
製造および販売コストの削減、安全性の向上、不燃性、寿命の延長、エネルギー密度の向上、リサイクルの可能性の拡大。
セルに固体化合物を使用すると、より高いエネルギー密度が得られます。これは、より高いエネルギー貯蔵容量を意味します。ガラスの場合、より少ない重量でより多くのエネルギーを蓄えることができます。
具体的には、このタイプのバッテリーは、最大3倍または5倍のエネルギーを蓄えることができます。 そのリチウムイオン当量より。したがって、これは、はるかに高い自律性を可能にすることを意味します 。
さらに、充電と放電のサイクルを延長することを可能にするだけではありません。 （これにより耐用年数を延ばすことができます）が、受動的排水も減少します （使用しない場合のバッテリーの放電プロセス）
John B. Goodenoughによって開発されたリチウムガラス電池は、20,000回以上の完全充電サイクルに耐えることができます（実験室でのテストでは、 23,000サイクルを超えています。 。
固体電解質は充電をスピードアップし、はるかに短い充電時間を提供します （ほんの数分以内に）これらの時間は最大6分の1に短縮されるため 現在のリチウムイオン電池と比較して。
これは、固体の無機化合物（ガラスなど）で構成されているバッテリーが、電極間の移動をより簡単かつ迅速に行えるようにするためです。
樹状突起の形成を防ぎ、爆発や火災の可能性を排除する –現在のリチウムイオン電池にはありますが（ただし、ガソリンやディーゼルの方が電気電池よりも火災の危険性が4倍高いことを忘れないでください）、提供される安全性をさらに高めることができます。
したがって、固体電解質電池は、加熱がはるかに少なく、安全システムや冷却システムを必要としません 熱の蓄積を防ぐため。また、電極間にセパレーターや保護用の防水カバーも必要ありません。これは、結局のところ、コスト、重量、およびリチウムイオン電池の半分以上の容量になります。
そして、それだけでは不十分であるかのように、これらの新しいバッテリーは極端な温度でも最適に動作します -20°Cまで下げます。
大量生産はまだ研究段階ですが、ガラスなどの製造が簡単で迅速な材料について言えば、総コストが可能になります。 バッテリー自体と電気自動車自体の両方の大幅な削減 。また、はるかに持続可能な材料からセルを製造することも可能になります。 現在のリチウムイオン電池よりも。
考慮すべきもう1つの非常に重要な点は、これらのバッテリーによって排除が可能になるということです。 実質的にすべてのコバルト 細胞内に存在する;非常に高価で、希少で持続不可能な原材料です。
当初、このタイプのバッテリーが少なくとも 10年で販売されるとは予想されていませんでした。 。ただし、 John B. Goodenough のように、すでにこのタイプのテクノロジーに投資し、独自の特許を開発しているメーカーは1社だけではありません。 および Samsung やった。 トヨタ、ポルシェ、BMW、フィスカー、ヒュンダイ、ゼネラルモーターズ、ホンダ、日産、ダイムラー およびフォルクスワーゲン すでに開発に投資しているブランドの例です。
サムスン 2020年3月に発表された固体電解質電池の開発の進捗状況。そのプロトタイプは現在のものより50％小さい電池を生産することを約束しています。同社は、数年以内に最初のスマートフォンを導入できると見積もっています。 この新しいテクノロジーで。
トヨタ たとえば、これまでのところ、充電期間と電気自動車の航続距離という2つの非常に明確な制限があると考えられていたため、全電気自動車の製造を拒否していました。さて、今、固体電解質の開発で、トヨタはついに固体電解質バッテリーを備えた最初の100％電気自動車を発売します 2022年。
新しい C-HR EV について話している 昨年4月にはすでに最初の中国のディーラーに上陸しましたが、ヨーロッパでは到着するまでに少なくとも2、3年かかると思われます。パナソニックとの新しい合弁会社であるプライムプラネットエナジー＆ソリューションズの下で、今年は東京オリンピックでブランドが発表されることが期待されていました。 固体電解質を備えたバッテリーで動く電気自動車ですが、コロナウイルスのため、もう少し待つ必要があります！
MIT からの新しい研究 （マサチューセッツ工科大学）は、純粋なリチウムで作られた金属アノードの設計にも取り組んでいます。
プロロギウム （台湾の電池メーカー）は、今年の初めにCES（技術革新が提示される世界の段階）で、セラミック電解質を備えた新しい高電圧全固体電池（MAB、Multiに基づく）を設置するためのさまざまな自動車メーカーとの合意を発表しましたAxis BiPolar +テクニック）を電気自動車に搭載。一方、 KITECH （韓国産業技術研究院）もこの有望な新技術に取り残されたくない。
全固体電池の将来はガラスの代わりにシリコンを使用することになると指摘する人もいれば、ナトリウム（塩）ベースのガラスを使用することが最も有望であると指摘する人もいます。ナトリウム（塩）ベースのガラスは地球上で非常に一般的な材料であり、環境への影響が少ないためです。 。
ただし、このテクノロジーの方法と実装時間はどちらもやや不確実であり、再利用とリサイクルの基準を考慮して実行する必要があります。 とプロセス、明らかなことは、それが本当の革命を伴うことです 電動モビリティだけでなく、エレクトロニクス業界全体でも。
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