リン酸鉄リチウムがEV用バッテリーの次なる目玉となる

Aug 28, 2023

BMW iX はプロトタイプの Our Next Energy リン酸鉄リチウム バッテリーでテスト中

リン酸鉄リチウム（LFP）電池はすでに中国市場の大部分の電気自動車に電力を供給していますが、北米では普及し始めたばかりです。 電気自動車はここで発明されたものなので実際には新しいものではありませんが、自動車購入者が合理的に提供できる以上の航続距離を望んでいたために、ここで電気自動車を販売している自動車メーカーは最近まで電気自動車を避けてきました。 それはすべて変化の過程にあり、Our Next Energy (ONE) や Mitra Chem などの企業のおかげでパフォーマンスの差は縮まると予想されており、今後数年間でさらに多くの LFP が見られることになるでしょう。

北米で販売されているほぼすべての EV は、ニッケル - コバルトの化学反応のバリエーションを含む正極を備えたリチウム イオン バッテリーを使用しています。 これらのバッテリーは航続距離、出力、サイズの最適な組み合わせを提供しますが、それには高価が伴います。 ロシアのウクライナ侵攻とEV需要の増加に伴う大幅な価格高騰を受け、ニッケルとコバルトの価格は現在、2021年の2倍以上となっている。 ニッケルとコバルトの化学薬品は、物理的に損傷したり製造上の欠陥がある場合に熱暴走を起こしやすく、シボレー ボルトを含む過去 3 年間で 6 件のリコールが発生しました。

熱暴走は、電池が内部短絡を起こして加熱したときに放出されるニッケルとコバルトの混合物中の酸素の存在によって引き起こされます。 火災には燃料、酸素、着火源が必要なので、これらのいずれかを奪えば消火できます。 水または泡で火を消すことは、火を酸素を枯渇させて消火するように設計されています。 しかし、ニッケルコバルト電池で火災が発生すると、電池自体が酸素を生成するため、これらの火災を消すのは非常に困難です。

LFP バッテリーには O2 が含まれていないため、ショートしたときにガスが放出される可能性はありますが、ニッケル バッテリーのように燃焼することはありません。 これにより、エネルギー密度は低下しますが、安全性と耐久性が大幅に向上します。 通常、ニッケル バッテリーと同様のアーキテクチャで作られた LFP バッテリーは、エネルギー密度が約 30 ～ 40% 低くなりますが、数千回の充電サイクルに耐え、高速充電の乱用にも耐えることができます。

私たちの次のエネルギー

ミシガン州ノバイに拠点を置く ONE は、フォード、A123 システムズ、アップルの元幹部であるムジーブ・イジャズ氏によって 2020 年に設立されました。 ONE の目標は、より安全で、より安価で、より持続可能なバッテリーを作ることであり、最新の Aries II バッテリー パックで大きな進歩を遂げたと主張しています。 オリジナルの Aries I はすでに少量生産されており、カリフォルニアに本拠を置く Motiv Power Systems によって、電気商用車や定置式蓄電用途に使用されています。

Aries IIはアップグレード版で、Ijazによれば、ニッケルやコバルトを必要とせず、コストが25%低く、EV用の主要なニッケル・マンガン・コバルト電池パックのエネルギー密度の6%以内に収まっているという。 ONE は、同じパック エンクロージャに大幅に多くのセルを搭載できるセル トゥ パック (C2P) アーキテクチャを使用することで、これを部分的に実現しました。

一般的なモジュラー パックは、ボックス イン ア ボックス構成になっており、セルがモジュール エンクロージャに取り付けられ、その後、それがより大きなパックに取り付けられます。 これらのエンクロージャはパック内のスペースを占有し、より多くの接続と配線が必要となり、コストが増加します。 典型的なモジュラーパックでは、実際にエネルギーを蓄えるアクティブセル材料で構成されているのは体積の約 30 ～ 35% だけです。 Aries II では、すべてのセルがエンクロージャに直接挿入され、ヒートシンクと冷却プレートとともに接着されて、より多くのスペースを埋めています。 活電池材料の充填率は70%以上です。

Aries II パックにより、将来の EV は 1 回の充電で最大 350 マイルの航続距離を実現できると期待されています。 しかし、ONE は、オリジナルのプロトタイプのジェミニ バッテリーを使用して、テスラ モデル S を 750 マイル以上走行させる能力をすでに実証しています。 Gemini は、LFP とアノードフリーのマンガン電池という 2 つの化学反応を使用します。 ほとんどの人は日常的に航続距離の一部のみを使用し、最大航続距離が必要になることはたまにしかないため、Gemini は航続距離を延長するものとして設計されています。