ニッケルブログ＃17　未来への電力供給：ニッケルベース電池の進歩

2024/12/04 11:21 FREE

　電気自動車（EV）の急速な普及に伴い、バッテリーの性能、安全性、コスト効率の向上に注目が集まっています。この技術革新の中心にあるのがニッケルであり、多くのEVバッテリーの化学物質において重要な材料です。

　ニッケルはリチウムイオン電池のさまざまな配合に使用され、エネルギー密度を高め、自動車の航続距離を向上させます。

　この記事では、EVおよび電力用バッテリー用途でここ数カ月間に業界が発表した主な進展について、ニッケルの役割、技術的進歩、展望を中心に説明します。

　ニッケルは、EVに広く使用されているNMC（ニッケルマンガンコバルト）電池に不可欠な成分です。これらの電池は、エネルギー密度、熱安定性、コストのバランスがとれている。自動車メーカーが航続距離の延長を目指す中、NMC正極のニッケル含有量を増やす傾向にあります。

テスラ

　例えばテスラは、以前のNMC 811設計（ニッケル80％）に代わり、バッテリーをNMC 955組成（ニッケル90％、マンガン5％、コバルト5％）に移行すると発表しました。この調整により、コバルトへの依存度をわずかに減らしつつ、バッテリーセルのエネルギー密度をさらに高めることが期待されます。さらに、テスラはNMC 973（ニッケル90％、マンガン7％、コバルト3％）の実験も行っています。これらの化学物質におけるニッケル含有量の増加は、より高い容量とより大きな航続距離を可能にしますが、これらのセルの安全性と寿命のバランスをとることは依然として技術的な課題です。

より効率的な正極

　ニッケルベースのバッテリーにおける重要なブレークスルーは、最先端の正極材料と、より効率的な製造プロセスの進歩です。

　Novonix は、ニッケルベースのカソードを合成するためのオールドライ、廃棄物ゼロの方法を発表しました。この革新的なプロセスは、有毒な溶剤の必要性を排除し、廃棄物を発生させないことで、バッテリー製造における環境への影響を大幅に削減します。さらに、この技術は正極材料の性能を向上させ、より効率的で持続可能なものにします。

高いエネルギーと安定性のバランス

　LG Energy Solution（LGES）もまた、2025年までに高電圧の中ニッケル電池を量産する計画で、進歩に貢献しています。これらのバッテリーは、EVに不可欠な高エネルギー密度と安定性のバランスを提供するように設計されています。

　EVバッテリー分野におけるもう一つの重要な進展は、パナソニックが4680セルの円筒形リチウムイオン電池を量産したことです。従来の2170セルの5倍の容量を提供するこのバッテリー形式は、車両の航続距離を延ばし、バッテリーパックに必要なセル全体の数を減らすことで、EV業界に革命を起こすことになります。4680セルはニッケルの割合が高く、エネルギー密度の向上にさらに貢献します。

　パナソニックの和歌山工場は、4680バッテリーの主要生産拠点となります。同社はこの施設で先進的な生産方式を統合しており、世界的な製造のための実証拠点としても機能します。4680電池はEVの生産コストを大幅に下げ、電気自動車をより幅広い市場に普及させることが期待されています。

ニッケル亜鉛電池

　ニッケルは依然として高性能EVバッテリーの重要な材料でありますが、代替化学物質も研究されています。ZincFiveは、米国での事業を拡大し、即時電力用途の電池を生産しています。NiZn電池は、リチウムイオン電池に比べ高出力で安全性に優れていることから注目を集めています。

　これらの電池は、データセンターやグリッドストレージなど、瞬時の電力供給を必要とする用途に特に有用です。

　NiZn電池はリチウムイオン電池に比べてエネルギー密度が低いため、大規模なEV展開にはまだ適していませんが、その安全性と環境面での利点から、特定の用途では魅力的な選択肢となります。

全固体電池

　今後の展望として、従来のリチウムイオン電池の液体電解質を全固体電解質に置き換えた固体電池は、より高いエネルギー密度と安全性の向上を約束します。メルセデス・ベンツはファクトリアルと共同で、「ソルスティス」プロジェクトのもとで全固体電池を開発しています。これらのバッテリーは、ニッケルを多く含む正極材料の進歩もあり、現在のリチウムイオン技術に比べてエネルギー密度が80％向上すると期待されています。

　メルセデス・ベンツは、「ソルスティス」プロジェクトのもと、ファクトリアル社と共同で固体電池を開発しています。これらの電池は、ニッケルを多く含む正極材料の進歩もあり、現在のリチウムイオン技術に比べてエネルギー密度が80％向上すると期待されています。

ニッケルの核心

　電気自動車産業が成長を続ける中、バッテリー技術におけるニッケルの役割はますます顕著になっています。テスラが使用する高ニッケル正極からLGESの高電圧中ニッケル正極に至るまで、ニッケルは航続距離の延長、性能の向上、コストの削減を約束する技術革新の中核を担っています。同時に、安全添加剤の進歩、NiZnのような代替化学物質、および全固体電池の推進は、より安全で効率的なEVバッテリーの未来を垣間見せてくれます。

ニッケル協会とは

https://nickelinstitute.org/jp/

　ニッケル協会は、全世界の一次ニッケル生産者から成る世界的な団体で、会員全てを合わせれば中国を除く世界の年間ニッケル生産量のおよそ85%を占めます。協会の使命は適切な用途でのニッケルの利用を促進、及び支援することです。ニッケル協会はステンレス鋼など現行及び新規のニッケル用途の市場を成長・支援を行うと共に、公共政策と規制の基本として、健全な科学、リスク管理、社会経済的便益を促進しています。ニッケル協会の科学部門であるNiPERA Inc.を通じて、人の健康と環境に関係する最先端の科学研究も実施しています。ニッケル協会はニッケル及びニッケル含有材料に関する情報を集約する拠点であり、オフィスをアジア、欧州、北米に設置しています。

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