リチウム電池の10倍の高エネルギー密度?ポルシェはシリコン陽極バッテリーを開発し、5年以内に量産する計画
スペインの「パブリック」日刊サイトは最近、バッテリー生産が電気自動車の製造プロセスにおける炭素排出量の重要な供給源であり、総排出量の25%から40%を占めていると報告した。この分野では排出量の削減に取り組むメーカーが増えていますが、ポルシェはさらに進みたいと考えています。同社は、より優れた性能と小さなカーボンフットプリントを備えたバッテリーを開発しています。これは完璧なバッテリーですか?
ポルシェは今後10年間で約10億ユーロを、組立工場からの二酸化炭素排出量の削減を含む様々な脱炭素化措置に投資すると報告書は述べている。ツッフェンハウゼン(ドイツ・シュトゥットガルト)でのポルシェ・テカンの生産は、最初からカーボンニュートラルですが、車を作ることは生産ライン上のすべての部品を組み立てる以上のものです。
バッテリーは電気自動車の生産における重要な排出源の1つです。このリンクでは、ニッケルやコバルトなどの原材料を、電池に使用できる精製製品に変換する複数の生産工程は、膨大なエネルギーを消費します。
最近の記者会見で、ポルシェの高圧システム責任者であるベンジャミン・パセンバーグは、「グリーンエネルギーを持つことは、特にバッテリー生産において非常に重要であり、物事を加熱するために多くのエネルギーが必要です」と述べています。しかし、グリーン(または低排出ガス)のエネルギー源のみを使用してバッテリーを作るだけでは、ポルシェ(または他のメーカー)が排出目標を達成するには十分ではありません。また、バッテリーの製造慣行から生じる汚染を減らすために、バッテリー自体を再考する必要もあります。
そのために、ポルシェは新しいバッテリーに取り組んでいます。バッテリーは、より強力で、より速く充電され、現在の電池よりも小さなカーボンフットプリントを持っていると言われています。採用されている技術は、今日一般的に使用されているグラファイトではなく、バッテリーのアノードでより多くのシリコンを使用することです。
ポルシェの電気自動車責任者、オトマール・ビーチャー氏によると、シリコン陽極は10倍のエネルギー密度が高いという。ポルシェは、現在の従来のリチウムイオン電池よりも、1リットル当たり20~25%のワット時を見込んでいます。つまり、あるエネルギー容量の下では、電池容量が小さくなります。電池のエネルギー効率の向上は、車両に電力を供給するために必要な電池が少なくなり、全体的な重量が減少します(また、バッテリーに必要なスペースも削減します)。
車の重量が少ないと電池の消費量が減りますが、環境にプラスの影響はありますか?まず、この新しいセルの設計は、円筒形のセル設計と比較して、アルミニウムセル構造(ハウジング)の材料要件を削減します。アルミニウムの生産は、自動車にとって重要な炭素排出源の一つです。ボルボの最近の調査によると、アルミニウムは、現代の自動車材料の生産から生じる排出量の30%を占めており、バッテリー自体よりもさらに多い。そのため、アルミニウムの使用を減らすことも、排出量の大部分を削減する。詳細は発表されなかったが、ポルシェはバッテリーもより速く充電すると述べた。
一方、このような電池のコバルト含有量は減少するであろう。コバルトは入手が難しく、非常に高価で、環境に大きな影響を与えることが知られています。コバルトは現在、タイカンのバッテリー陰極材料の20%を占めており、ポルシェは新技術がコバルトシェアをわずか5~10%に減らすことを期待している。
さらに排出量を削減するために、ポルシェはサプライチェーンに焦点を当てます。ドイツ企業は、ヨーロッパからコバルト、ニッケル、その他の原材料を可能な限り調達し、ヴァイサッハにあるポルシェの研究開発センターの近くで、新しい電池が生産される場所に近づく予定です。ポルシェの担当者によると、私の国ではなくドイツのシュワルツェイデからカソード材料を購入することで、二酸化炭素排出量を25%削減できます。
さらに、ポルシェは、再生可能エネルギーから完全にバッテリーやその他のコンポーネントを作るためにサプライヤーを推し進めています。ドイツの自動車メーカーは、認定された「グリーン」エネルギーを使用したくないサプライヤーとの長期契約はもはや考慮しないと述べた。ポルシェによると、サプライチェーンは自動車メーカーの温室効果ガス排出量の約20%を占めているという。2030年までに、電気自動車の生産がシフトするにつれて、約40%に上昇する見込みです。
大きな問題は、この「理想的な」ポルシェのバッテリーがロードカーに見える時期です。自動車分野の他の多くの技術と同様に、高性能と高速充電能力が最も重要なレーシングカーで最初に使用されます。オトマール・ビーチャーは「通常、生産車への移行から2~3年です。だから、2025年以降は生産車で見る」ポルシェは5年以内に高性能バッテリーを製品化する予定です。
生産の目標は、100MWhの最小年間出力を達成し、約1,000台の車に電力を供給するのに十分です。これは、最初は非生産モデル、おそらくいくつかの非常に高性能スーパーカーのためにのみ運命づけられると信じています。
もちろん、それは完璧なバッテリーではありません。完璧なバッテリー充電は数秒で、時間の経過とともに過熱したり容量を失ったりせず、軽量で安価です。これらすべての機能を備えたバッテリーを1つにすることはおそらく決してないでしょうが、短期的には、ポルシェのバッテリーは少なくとも理論的には理想的なバッテリーにかなり近づいています。(編纂/李子建)
