航続距離が伸び、安全性が向上した次世代の電気自動車用バッテリーは、固体リチウム金属の形で登場する可能性がある テクノロジー.
しかし、ミシガン大学の研究者によると、この有望な電源に関する重要な質問は、実験室から製造施設へと飛躍する前に答えられる必要がある. そして、電気自動車をより多くの人々に提供するための努力により、これらの質問に迅速に答える必要があると彼らは言います。
機械工学の UM 准教授であるジェフ・サカモトとニール・ダスグプタは、過去 XNUMX 年間、リチウム金属、全固体電池の研究者を率いてきました。 日記のパースペクティブ作品で ジュール、坂本、Dasgupta は、テクノロジーが直面する主な問題を整理します。 質問を作成するために、彼らは自動車業界のリーダーと緊密に協力して作業しました。
主要な自動車メーカーは今年、電気自動車に全面的に乗り出しており、多くの自動車メーカーが今後数年間で内燃機関車を段階的に廃止する計画を発表しています。 リチウム イオン バッテリーは、最も初期の EV を可能にし、現在も組立ラインで生産される最新モデルの最も一般的な電源です。
これらのリチウム イオン バッテリーは、XNUMX 回の充電での EV 航続距離という点で、最高のパフォーマンスに近づいています。 また、重くてかさばるバッテリー管理システムが必要になります。これがないと、船上で火災が発生する危険性があります。 バッテリーのアノードにリチウム金属を、電解質にセラミックを使用することにより、研究者は、火災の可能性を劇的に減らしながら、同じサイズのバッテリーで EV の航続距離を XNUMX 倍にする可能性を実証しました。
「リチウム金属固体電池の進歩は、この XNUMX 年間で目覚ましい進歩を遂げました」と坂本氏は述べています。 「しかし、特にEV向けの技術の商用化には、いくつかの課題が残っています。」
その可能性を活用するために回答する必要のある質問には、次のようなものがあります。
- リチウム金属電池に必要な、紙のように薄い巨大なシートの中に、もろいセラミックをどのように製造することができるでしょうか? 製造時に華氏 2,000 度以上に加熱するためにエネルギーを必要とするリチウム金属電池のセラミックの使用は、電気自動車における環境上の利点を相殺しますか?
- セラミックとそれらの製造に使用されるプロセスの両方を、バッテリー メーカーや自動車メーカーが大幅な業務改革を余儀なくされないように、亀裂などの欠陥に対応できるようにすることができるでしょうか。
- リチウム金属の固体電池は、リチウムイオン電池が耐久性を維持し、火災のリスクを減らすために必要な重くてかさばる電池管理システムを必要としません。 バッテリー管理システムの質量と体積の減少、または完全な削除は、全固体電池の性能と耐久性にどのように影響しますか?
- リチウム金属はセラミック電解質と常に接触している必要があります。つまり、接触を維持するために圧力を加えるために追加のハードウェアが必要です。 追加されたハードウェアは、バッテリー パックのパフォーマンスに何を意味しますか?
自らスタートアップ企業を構える坂本氏は、 リチウム 金属製の全固体電池は、その技術が今まさにその瞬間を迎えていると言います。 しかし、その瞬間を駆り立てる熱意は、それ自体を先取りしてはならない、と彼は言います。
論文のタイトルは「Transitioning Solid-State Battery to lab to market: 電気化学力学と実用的な考慮事項のリンク」です。