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19 世紀から 21 世紀へ: 固体電池の歴史における驚くべき展開とは?
固体電池（SSB）は、固体電解質を使用して電極間でイオンを伝導する電池であり、液体またはゲル状のポリマー電解質を使用する従来の電池よりも高いエネルギー密度を提供できる可能性があります。 19 世紀に固体電解質が初めて発見されて以来、固体電池は何世紀にもわたる開発と課題を経て、21 世紀初頭に、特に電気自動車 (EV) への応用において、ようやく広く注目を集めるようになりました。
歴史的起源
固体電池の起源は、マイケル・ファラデーが硫化銀とフッ化鉛を発見し、固体イオン伝導の基礎を築いた 1831 年にまで遡ります。時が経ち、特に 1960 年代には、イオン伝導速度が速い β-ボーキサイトの発見により、固体電池技術の新たな波が到来しました。この頃、フォード・モーターと日本のNGKは、より高いエネルギー密度を持つ液体ナトリウム/β-ボーキサイト/硫黄電池システムの開発を開始しました。
20 世紀から 21 世紀へ: ダウンストリーム アプリケーションの台頭
技術の進歩により、2011年に世界で初めて室温で液体電解質を上回る性能を持つ固体電解質Li10GeP2S12（LGPS）が実証され、自動車業界で固体電池技術への新たな注目が集まりました。 。トヨタやフォードなどの自動車メーカーは、この新興市場を追求するために投資を増やしている。 2017年、リチウム電池の共同創始者であるジョン・グッドイヤー氏は、ガラス電解質をベースにした固体ガラス電池を実証し、この技術の将来への道を開きました。
「固体電池の可能性は、エネルギー密度の高さだけでなく、安全性と高性能にも表れています。」
2020年以降、QuantumScapeなどのスタートアップの登場により、固体電池の開発は徐々に加速しています。トヨタは2021年に全固体電池を搭載したハイブリッド車を2025年に発売する計画を発表し、大きな市場の可能性を示した。
固体電池の材料と技術
固体電池の材料選択では、オルトケイ酸リチウム、ガラス、硫化物などのセラミックが主な候補となっています。これらの材料の利点は、熱安定性とイオン伝導性が高いことです。パナソニックは2023年に、わずか3分で10％から80％まで充電できるドローン専用固体電池をリリースしました。この成果は、間違いなくさまざまなモバイルデバイスのイノベーションを推進するでしょう。
課題と展望
固体電池は性能面で大きな利点をもたらしますが、その広範な応用にはコスト、耐久性、材料安定性などの課題が伴います。薄膜固体電池の製造コストは、さらに削減する必要があり、このために、各社が効率的かつ低コストな生産方法を積極的に模索しています。今後数年間、大手自動車メーカーは、固体電池のさまざまな技術的ボトルネックを打破するために協力し、同時に研究開発を開始しています。
「固体電池の将来は、技術革新、人間の協力、そして挑戦し続ける粘り強さにかかっています。」
市場の需要の増加と技術の成熟に伴い、固体電池の応用範囲は電気自動車からウェアラブル技術、ドローンなどの分野まで拡大しています。バッテリー技術の頂点に到達できるかどうかは、現在直面している多くの課題をいかに解決し、最終的に商業化を実現するかにかかっています。こう考えると、固体電池は今後 20 年間で私たちの日常生活や技術環境をどのように変えるのだろうかと疑問に思います。
