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ナトリウムイオンEVバッテリーの革新により、11分の充電と450kmの航続距離を実現

概要

  • 次世代EV用バッテリーとして ナトリウムイオン電池 が中国で実用化間近
  • CATLBAIC Group など大手が量産体制を確立
  • 高効率・安全性・低コスト を実現
  • 急速充電・広範な温度耐性 などの技術的進歩
  • リチウム依存からの脱却 と市場拡大への期待

中国で加速するナトリウムイオン電池の量産化

  • 次世代EVバッテリーとして ナトリウムイオン電池 が注目
  • CATLChangan Automobile が世界初の量産EVを発表
  • BAIC Group も新たな「ブレークスルー」を公表
  • BAIC R&D が初のナトリウムイオン電池プロトタイプを完成
  • Auroraバッテリーシリーズ でリチウムイオン・全固体・ナトリウムイオンを展開

ナトリウムイオンバッテリーの技術的特徴

  • プリズマティックセル でエネルギー密度170Wh/kg超を実現
  • CLTC基準 で450km(280マイル)の航続距離
  • 4C超急速充電 で約11分でフル充電可能
  • -40°Cから60°Cまで の広い動作温度範囲に対応
  • -20°Cでも92%以上 のエネルギー保持率を維持

量産と市場展開の現状

  • 2024年3月19日、 BAIC Group がプロトタイプ完成とプリズマティックバッテリーの量産体制確立を発表
  • CATL がChangan Nevo A06でナトリウムイオン電池を採用
  • CATL Naxtra はエネルギー密度175Wh/kgでLFPバッテリーと同等性能
  • 乗用EV向けに 45kWhパック で最大400kmの航続距離を実現
  • 近い将来、 500-600km への航続距離拡大を予測

ナトリウムイオン電池のメリットと今後の展望

  • リチウムより低コスト・価格変動に強い という利点
  • CATL・BYD など大手がナトリウムイオンに注力
  • 2024年の世界出荷量 9GWh (前年比150%増)
  • 今後4年間で 1,000GWh超 への拡大を見込む
  • 電動化の持続的成長・サプライチェーン多様化 に貢献

まとめ

  • 中国発の技術革新 でナトリウムイオン電池がEV市場を牽引
  • コスト削減・性能向上・環境耐性 のバランスを実現
  • リチウム依存からの脱却 と世界的な普及拡大に期待

Hackerたちの意見

BYD / Denza z9 gtは、5分で10-70%、9分で97%充電できるって言ってるけど、約1000kmの航続距離があれば、これを圧倒する結果じゃない?この分野についてはあまり詳しくないから、何か見落としてるかもしれないけど、なんかワクワクする感じがしてるんだよね。誰か詳しい人いる?

充電速度の数字が見当たらないから、比較するのは無理だね。でも、これらのナトリウムバッテリーは安価で、リチウムも必要ないし、-20℃/-4℉の低温でも動作するみたい。ちょっと勝ち組な感じで、車のバッテリー選択肢が広がるね。

航続距離の主張はバッテリーパックのサイズに依存するよ。Denzaは、記事に載ってるよりも大きいパックを持ってるし、中国のCLTCの航続距離評価は過剰に楽観的で、1000kmのCLTCは約820kmのWLTPか約700kmのEPAに相当するんだ。

この記事はナトリウムイオンバッテリーについてで、BYDがその結果を主張したバッテリーとは異なる化学反応なんだ(それはLFPだった)。ナトリウムイオンは、時間が経っても劣化が少なく、寒さに対する感度も低く、希少金属への依存も少ない可能性があるから、ワクワクするよね。さらに、かなり安くなるかもしれない。ただ、今のところ同じエネルギー密度に達するのが難しくて、実用的ではなかったんだ。これが特定のモデルにとって実用的な技術選択肢になる大きな一歩になるかもしれないね。

約1000kmの航続距離は、これらの結果を圧倒しているように見えるね。1000kmの航続距離は、バッテリー技術よりもドライブトレインの効率や車の空力特性に関係していると思う。kWhは絶対的な値で流動的で、デンザは122.5 kWhのバッテリーパックを搭載しているから、5mi/kWhを実現している。参考までに、私のリビアンR1Sは135 kWhのパックで約350マイル走るから、約2.5mi/kWh(つまりその半分くらい)。航続距離に影響を与える可能性があるバッテリー技術の唯一の部分は重量だね。ナトリウムバッテリーはリチウムイオンよりもずっと重いことが多い。デンザはLFPを使っていると思うから、航続距離の改善はバッテリー技術からではなく、車の他の部分で得られている可能性が高い。でも、バッテリー技術は充電/放電速度には確実に影響を与えるよ。

また別の良いバッテリーのニュースだね。

みんな!!!重要だよ!!!今、EVを買ったりリースしたりしないで!!バッテリーのブレークスルーが来るから!あなたの車は2週間以内に時代遅れのゴミになるよ!代わりにICE車を買って!安定した投資だよ!

それはあまり関係ないよ。これは研究論文の話ではなく、既存の商業製品の広告だから。最近数ヶ月で、車用や定置型エネルギー貯蔵用の大幅に改善されたバッテリーを発表した競合する中国企業がいくつかあるんだ。これにより、充電時間、低温での容量損失、希少になる可能性のある材料の使用といった主な不満が解消されたんだ。

ただ、去年アメリカのナトリウムイオンバッテリーのスタートアップが、倉庫に製品があったのにUL認証が取れなくて潰れたことを忘れないで。必要だったのはブリッジローンだけだったのに、政府は何もしなかった。

アメリカの屈辱の世紀っていうミームが予言的だったかもしれないと思い始めてる。

その場合、何もしないことも選択だったと言えるかもしれないね。

そして政府は何もしなかった。なぜ民間の投資会社、特にベンチャーキャピタルが彼らにブリッジローンを提供しなかったのか?ライセンス料でそこそこリターンが期待できるタイプの技術に見えるんだけど。ソフトウェア業界にいる私には、スタートアップが政府に介入を期待するのが奇妙に思えるから、この質問をしているんだ。

自国に「何をしてもらえるか?」ではなく、「トランプをどうやってさらに豊かにできるか?」と考えよう。

どの会社?

引用された170Wh/kgは、現在利用可能なLiFePO4セルとほぼ同じで、最良のNMCセルの半分だってことに注意してね。

「CATLの『ナクストラ』ナトリウムイオンバッテリーは、エネルギー密度が最大175 Wh/kgに達する」と会社は言っているけど、これはリチウム鉄リン酸(LFP)バッテリーと同等だね。役に立つけど、エネルギー密度の「ブレークスルー」ではないよ。むしろ、別の良い低価格オプションって感じ。

ナトリウムはリチウムよりもずっと豊富に存在している。これがスケールアップされれば、kWhあたりのバッテリーコストにおいてブレークスルーになるかもしれないね。

耐久性があって、充電・放電のアンペア制限が高いのがメリットじゃない? 電気をどれだけ早く入れられるか、何回でも充電できるバッテリーは、たくさんの可能性を開くよね。例えば、200マイルの航続距離があって、充電に5分しかかからない車は、300マイルの航続距離で充電に1時間かかる車よりもずっと使いやすい。

メリットは、寒冷時の性能、耐久性、そして将来的な価格の可能性だね。

バッテリーの進展がすごく期待できるね。特に、ドーナツラボが奇跡的に詐欺じゃなかったらだけど。バッテリー化学の停滞がちょっと心配だったけど、無毒で危険じゃないバッテリーのストレージがあれば、オフグリッドがもっと魅力的になるよね。技術的に言えば、もし全ての家庭が太陽光パネルとバッテリーを持っていたら、電力網よりも安くなるだけじゃなくて、石油の価格変動や天候災害、中央集権からも完全に独立できるんだ。さらに、オフグリッドシステムで充電できる電気自動車や、ガスの代わりに電気機器に移行すれば、メリットがどんどん増えていくよ。製造後はほぼネットニュートラルだし。

自然ガスを非常用の熱源として持っておくのは、個人的には十分価値があると思う。

「天候災害」太陽光発電はそれに影響されるみたいだね。だから、バッテリーのストレージが本当に安くてたくさんある前は、オフグリッドの状況ではバックアップとしてガスも欲しいかな。(地元で生産もできるしね。)

人々は製造業がどれだけエネルギー集約的かを理解していないよね。それが大丈夫なのは、すべてを海外に移して、完成品を地元市場に輸送するという幻想がある場合だけ。どんな風に考えても、地元で製造するよりもエネルギー集約的になるはずだよ。

もし全ての家庭が太陽光パネルとバッテリーを持っていたら、高密度住宅はそれに適してないかもね。それに、賃貸物件のオーナーや経済的に余裕のない人たちは、そういう資本投資をする可能性が低い傾向があるし。

「石油の価格変動からも完全に独立できる…」確かに。外国が太陽を消すことはできないもんね。それなのにトランプ。 (他の国に住んでいるならごめんね。私も他の国に住みたいと思い始めてる。)

スクリプトが逆転したのが面白いよね。今や中国がブレークスルーをリードしてて、ハードウェアスタートアップ文化が詐欺を助長してる。

何年も屋根にパネルを設置してるけど、オフグリッドは過大評価されてると思う。グリッドに比べて劇的に安くならない限りね。グリッドレベルのバッテリーは、特定の供給レベルを達成するために同じ材料を使うより効率的だと思う。ただ今は「能力のアービトラージ」があって、インフラが自分で作るよりもずっと遅いんだよね。

技術的に言えば、もしすべての家庭が太陽光パネルとバッテリーを持っていたら、グリッドよりも安くなることはないよ。 絶対にそうはならない、規模の経済があるからね。設置に問題が起きた時(雷撃や水害など)のコストはもっと高くなるし。

家庭用のソーラーパネルを持ってるけど、特に寒い時期は数週間、時には数ヶ月もほとんどソーラー製品がないことがあるよ。導入したことを後悔はしてないけど、これだけじゃ全然足りないね。

地元の気候がオフグリッドを支えるなら、バッテリーは絶対に理にかなってるよ。でも、年間のある時期や数年間にわたってグリッドが必要になると問題が出てくる。消費者としては、残りの90%を自分たちで生産できるなら、年間の電気代の10%だけ払いたいよね。でも、グリッドは発電所や送電への投資を回収したいから、消費に関するコストは請求書の一部に過ぎないんだ。もし顧客がエネルギーを少なく消費しても、インフラのコストが同じかそれ以上なら、顧客には年間フルで請求し続けるだろう。そうなると、10%しか消費しなくても請求書はほぼ100%のままだよ。消費者としては、その10%を無くすこともできるけど、それ自体が危険だったり高くつくこともあるから、100%払うのが合理的な場合もあるんだ。

2016年にイーロン・マスクがダルハウジー大学のEVバッテリー研究チームを「アクイハイア」したって大々的に発表したのを今でも覚えてるよ。ミリオンマイルバッテリーや、毎年エネルギー密度が3%向上するって騒がれてたしね。奇跡のバッテリーからタイの救助、ハイパーループのトンネル、そして今は軌道上のデータセンターにまで話が進んでる。

俺たちはその間にエレクトロニック音楽のプロデューサーであり、プロレベルのゲーマーでもあったんだ。これらの成果も忘れちゃいけないよ。

イーロンは詐欺師だけど、ジェフ・ダンとダルハウジーは本物だよ。リチウムバッテリーはこの10年間で約2倍の密度で増加してる。百万マイルのLFPバッテリーも出てるし、NCMもその基準に近づいてる。実際に研究して作ってる人たちには全てのクレジットがあるけど、イーロンはその中には入らない。テスラは自社のバッテリーの大部分すら生産してないからね。

こういうものが発見から生産に至るまでの距離がどれだけあるか、驚くよね。今から14年前、Advanced Energi Materialsの表紙をデザインしたんだけど、友達がLiMnO4とカーボンナノチューブの素晴らしい特性を発見したって話してたんだ。彼は20-40倍の改善が見られたけど、大量生産に至るまでに10-20年かかるって言ってた。

まったく驚かなかったよ。でも、俺はハードウェアの人間だからね。こんな新しい技術で量産に入るってことは、まずはそれが大量生産や長期使用に耐えられるか確認しないといけないんだ。テストを早める方法はいくつかあるけど、10年以上持つバッテリーが必要なら、早められるのには限界があるよ。特に新しい実験的な技術の場合はね。もしそうなら、いくつかの中間的な小規模実験を経て、ツーリングや生産ラインの技術もまだ開発しなきゃいけないだろう。ラボで理論的な発見をしたからって、商業的に意味があるわけじゃないからね。

規模の経済はエンジニアの夢だよね:すべての中で一番大きいもの(そして官僚の大きな予算の夢にも合致する)。「速く動いて壊す」ってのは逆のことを言ってる。小さいものを作る生産ラインを設定して、次はもっと良いものを作る。これを繰り返すのが、技術開発にはずっと良いアプローチだし、電力供給にも当てはまる。みんな次のバージョンがもっと良くなるって知ってるから、初期バージョンの市場を作るのが課題だよね。LiPoがダメだとか、中国の技術が悪いって?それはただのPRのセールスピッチで、より良い選択肢を試させるためのものだと思うよ。俺は海水とオフピークの風力で作った非充電式のマグネシウム空気バッテリーに賭けるけどね :-)

充電時間が懸念されるのはわかるけど、実際のバッテリー技術の理論的な制限ではないよ。コンピュータ用語で言うと、恥ずかしいくらい並列処理ができる。もっと小さいセルを使えば、より多くの電流が流せるから、充電時間も早くなる。理論的な制限はエネルギー密度やサイクル数、経済的な制限は材料や製造コスト。インフラの制限は、これらの充電速度を大規模に支えるためのグリッドだね。ナトリウムイオンは、材料コストを大幅に下げるから期待できるよ。安いバッテリーはエネルギーの貯蔵庫としてインフラの問題を解決する手助けになるけど、急速充電の突破口にはあまり心を動かされてないかな。いくつかのAA電池で充電時間が倍になるのを示すこともできるよ。