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May 08, 2023

アルミニウムとは

Una batteria per veicoli elettrici alimentata ad aria? per favore registra. Mentre il mercato dei veicoli elettrici continua a crescere,

空気で動くEVのバッテリー？ ぜひご登録ください。

EV市場は勢いを増し続けているが、一部の自動車購入者は依然として航続距離やリチウムイオン電池の安全性について懸念を抱いている。 これらの当然の懸念に対処するために、新しいバッテリー技術の開発に多大な資金と時間が費やされています。

近年、企業はアルミニウムと空気をベースとした古いながらも改良されたバッテリーに投資しており、EV産業を大きく前進させる可能性があります。 空気アルミニウム (Al-air) 電池は EV 電池の革新的な製品であるように見えますが、これはすべて誇大広告でしょうか。

電気自動車は、ネットゼロの未来を実現する上で重要な役割を果たします。 しかし、リチウムイオン電池を巡る航続距離への不安や安全性への疑問がEV市場の成長を妨げる障害となっている。 リチウムイオン電池はEV革命をリードしてきましたが、それでも航続距離は400マイルに限られており、長距離のドライブ旅行では問題が生じる可能性があります。

遠隔地で充電ステーションを見つけたり、EV が充電されるまで待つという煩わしさは、潜在的な購入者を躊躇させる可能性があります。 電池の劣化、液漏れ、過充電など、リチウム電池に関するその他の認識されている問題も、このケースにはあまり役に立ちません。 他のあらゆる電池技術がある中で、Al 空気電池は再充電する必要がないため、非常に注目を集めています。

これらのバッテリーのコンセプトは 1960 年代に遡ります。 しかし、その電解質は危険な腐食性と有毒性を持っていたため、商業的に使用することができませんでした。 英国海軍の技術士官であるトレバー・ジャクソン氏は、安全に使用できる電池を目指して 2001 年に実験を開始しました。 Al-空気電池は、陽極としてのアルミニウム合金板、空気陰極、水のような無毒の電解質、および銀触媒でできています。

従来のEVバッテリーには、異なる材料で作られた1つのカソードと1つのアノードの2つの電極があり、それらの間に電解質が含まれています。 バッテリーを使用すると、イオンはアノードから電解質を通ってカソードに流れます。 充電中、イオンは逆流してアノードに戻ります。

Al 空気電池は燃料電池と同様に機能します。 アノードにはアルミニウムを、カソードには酸素を使用します。 その結果、エネルギー密度がはるかに高くなります。 現在のEVで使用されているリチウムイオン電池の約8～9倍であり、大幅な出力増加となります。 エネルギー密度は、バッテリーが単位質量当たりどれだけのエネルギーを蓄えることができるかを測定します。 電力密度は、単位質量当たりどれだけの瞬間エネルギーを供給できるかを測定します。

アノードはアルミニウムが酸化すると電子を放出し、カソードは酸素を還元して電子を放出し、電気エネルギーを生成します。 負荷は、外部回路を通って移動する電子によって生成される電流によって電力を供給できます。 最終的には、アノード上に白い粉末が形成されます。

アルミニウムは地殻で 3 番目に多く見られる天然資源であり、地球上で最も豊富に存在する金属であるため、おそらく枯渇することはありません。 アルミニウムは柔らかいため加工がしやすく、リチウムと違って安定しています。 さらに、それは無毒です。 Al 空気電池には、リチウムイオン電池に比べて次のような利点があります。

このバッテリーには利点があるにもかかわらず、いくつかの欠点があります。 まず、一次電池であるという欠点があります。 基本的に、バッテリーが放電または空になると再充電することはできません。 さらに、バッテリー内の空気によりアルミニウムの負極が腐食されます。 したがって、バッテリー内のアルミニウムプレートを交換する必要があり、費用がかかる可能性があります。 さらに、バッテリーの製造コストは、バッテリーに含まれる銀の価格の変動によって影響を受ける可能性があります。

EV市場を支配するリチウムイオン電池には欠点があるため、科学者たちはより優れた電池の開発を進めてきた。 リチウムイオン電池に使用されるリチウム、ニッケル、コバルトは、世界の特定の地域でのみ産出されるレアアースメタルです。 現在、道路を走る車両の 6% が EV であり、これらの金属の採掘は順調に進んでいます。 EV の台数が 50% または 80% に上昇したときのことを想像してみてください。 リチウムイオン電池には他にも次のような欠点があります。

バッテリーの交換と再充電を検討する際には、留意すべき要素があります。 1回の充電で同じ航続距離を得るには、リチウムイオン電池の1/8サイズの電池パックが必要となる。 Al 空気電池の軽量化により、EV はより長距離を走行できるようになり、全体的な効率が向上します。

また、必要なときに簡単に交換できるように、EV 内のアクセスしやすい場所にバッテリーをパッケージ化すると、より簡単かつ便利になります。 一部の企業は、アルミニウムと空気の EV バッテリーの交換時間をわずか 3 分と見積もっており、EV 所有者が迅速に道路に戻ることができます。

推定によると、Al 空気電池の寿命は約 5,400 マイルです。 問題は、なぜ充電せずにこの道を進む人がいるのかということです。 Al-air で動く EV を使えば、充電ステーションを見つけることなく、さらに遠くまで行くことができます。 もう 1 つの理由は、劣化した Al 空気電池をリサイクル電池と交換する方が、テスラの電池を交換するコストよりもはるかに安いことです。 交換可能な部品は 100% リサイクルできるアルミニウム プレートだけなので、走行距離に応じて料金を支払うことになります。

今日の電気自動車では、Al 空気電池を使用することが可能です。 バッテリー交換ステーションが普及するにつれて、これらのバッテリーの人気も高まると考えられます。 それまでは、リチウムイオン電池EVの航続距離を延長するためにも使用でき、充電できないときに充電しなければならないという問題を解決できる。

最終的には、EVの購入者はバッテリーを交換したり、車両を充電したりする選択肢が得られ、最終的にはすべての人の利益となる、より汎用性の高いEV市場が形成されることになります。 その結果、完全に電気自動車に基づいた世界への移行は今後も加速していくでしょう。

チャールズは車とオートバイの愛好家であり、米国海軍に勤務していた元ロボット技術者です。 退職後は、ほとんどの時間を執筆とバイクに乗って過ごします。