2026/02/24 4:07
リチウムイオン電池における突破口：航続距離の拡大とコスト削減が期待できる ---
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要約▶
Japanese Translation:
改訂要約
コロンビア大学の研究者は、アノードフリー型リチウムイオン電池をより安全で長寿命かつ低価格にする可能性のあるゲル電解質を開発しました。このゲルは、リチウムイオンを排除しながら溶媒分子を引き付ける寄生的な塩疎性ポリマー網を採用しており、電極表面にナノスケールの保護層を形成して枝晶成長を阻止します。実験室試験では、ほぼ現実世界でのサイクル条件下で容量の80 %以上を維持し、高温ドリリングにも発火せずに耐えました（従来の液体電解質は爆発または火災を起こすことが多いです）。アノードフリー電池はアノードを除去して体積密度を高める手法であり、昨年韓国チームがこの指標を2倍に達成し、ボルボの次世代EX60 SUVは既に標準的なリチウムイオンセルで高速充電時に500 マイル以上の航続距離を示しています。広く採用されれば、このゲルは完全に新しい電解質配合を必要とせず、EVパックがより高いエネルギー密度、長寿命、安全性を実現できるようになり、生産コストの削減と自動車メーカー・消費者双方への性能向上につながります。専門家は今後3〜5年間でリチウムイオン技術にさらに進歩が見込まれる一方、ソリッドステートバッテリーは未熟かつ高価な状態が続くと予測しています。
本文
画像クレジット: ボルボ
コロンビア大学工学・応用科学部の研究者たちは、アノードフリーリチウムイオン電池に大きなブレークスルーを達成しました。新しいゲル電解質が、この技術上最大の課題を解決し、リチウムイオンEVセルの寿命と安全性を向上させる可能性があります。
同大学の研究者は、アノードフリーリチウムイオン電池の安定化に寄与する新しいゲル電解質を開発したと主張しています。これにより、安全性と寿命が改善され、製造業者にとってコスト削減も期待できます。
アノードフリーリチウムイオン電池は長年研究対象でした。昨年、韓国の研究チームはアノードフリーリチウムメタルバッテリー構成を用いて、容量密度を倍増させつつサイズは変えずに実現しました。アノードを排除することで内部空間が確保され、同じ体積内により多くの活性物質を配置できるようになり、まるでタンクにもっと燃料を詰め込むような効果です。
この技術に直面している主な課題は、安全性とバッテリー寿命です。アノードフリーリチウムメタル電池は充電時に不均一なリチウム堆積を起こしやすく、尖った針状の枝晶が内部部品を貫通して危険なショート回路や熱暴走を引き起こします。
コロンビア大学の研究者はゲル電解質に解決策を見出しました。彼らは「寄生性塩疎化ポリマー網」を用いて、リチウムイオンを選択的に排除しながら溶媒分子を引き付ける構造を採用しています。簡単に言えば、このゲル電解質はナノスケールで異なる組成に分離され、リチウム表面に保護層を形成して枝晶の発生を防ぎます。
実験室試験では、ゲル電解質はほぼ現実世界に近い条件下で80％以上の容量保持を示し、熱安定性も向上しました。つまり、EVがパックを加熱・冷却する際のエネルギー消費が減少します。また、従来型液体電解質を使用したバッテリーに比べて、試験中に発火や爆発を起こすことなく広範なドリリングにも耐えました。
実用化では、アノードフリーリチウムイオン電池にゲル電解質を採用することで、エネルギー密度が高く、寿命も長い、安全性の向上したEVパックが実現できると研究者たちは考えています。さらに、新しい電解質配合を開発するコストはかからないというメリットがあります。
画像クレジット: InstaVolt
分析：リチウムにはまだ命がある
電気自動車の未来に関して語られる話題の多くは、固体電池パックです。充電速度の遅さ、航続距離の短さ、重量増大、そして未解決の安全問題を克服する「聖杯」と称されることが多いですが、この技術は依然として初期段階にあります。中国企業が生産を主張しているものの、現在のリチウムイオン製品よりも高価です。
ボルボEX60の製品ライン副社長アクヒル・クリシュナン氏はこう語ります。「リチウムイオン技術にはまだ十分な余地があります。固体電池に興味がある一方で、既にリチウムイオンで大きな進歩を遂げています。」
ボールトのバッテリーソフトウェア企業Breatheと協働し、シミュレーションやモデルを用いてEVバッテリーを最適化することで、ボルボはリチウムイオン技術が確かな成果を上げることを証明しています。新型EX60はWLTPで500マイル以上の航続距離と、すべての条件下で安定した高速充電速度を誇ります。
Breathe Battery Technologiesの共同創設者ヤン・ザオ氏は、「次の25％の車購入者を電動化へ誘導することが最も難しい課題になるだろう」と指摘し、価格に敏感な購買決定を助けるためには、リチウムイオンバッテリーの改善が鍵になると述べています。より長い航続距離や高速充電を実現することで、新しいバッテリー技術のコストを顧客に転嫁しないようにすることが重要です。
内燃機関が1世紀を超えて性能と効率を継続的に向上させてきたように、リチウムイオン技術は今後3〜5年でさらに進化すると専門家は語ります。
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レオの背景
レオは自動車とテクノロジーが交差する場面を報道して約20年にわたり、車内エンターテインメントからロボット化された製造ラインまで幅広くカバーしています。現在はEVに注力し、将来的には電動垂直離着陸機（VTOL）への取り組みも視野に入れています。仕事の外ではアナログモーターサイクルを手作業で調整し、古いホンダ・インライン4が依然として電動モーターを凌駕すると信じています。