【技術】10分の急速充電を可能とした「電気自動車用バッテリー」が登場 決め手は充電時の加熱 [ニライカナイφ★]

1 :ニライカナイφ ★:2021/01/19(火) 23:09:19.86 ID:6odXNUVb9.net
地球温暖化の原因とされるCO2の排出削減に伴って、ガソリン車を排除して電気自動車へ切り替えようという動きが各国で進んでいます。

しかし、電気自動車の利用については、走行距離や安全性、コストなどについて不安を感じている人は多いかもしれません。

1月18日に科学雑誌『Nature Energy』で発表された新しい研究は、10分で急速充電が可能であり、1回の充電による走行距離は400km以上、安全性が高く長寿命の大衆向け電気自動車用バッテリーの開発状況を報告しています。

研究者はこのバッテリーが寿命を迎えるまでに320万kmも走行でき、手頃な値段で入手可能だと話しています。

日本政府は現在、2030年中頃までにガソリン車の販売を中止させすべての自動車を電気自動車へ切り替えていくという方針を発表しています。

正直、この発表に度肝を抜かれた人も多いかもしれません。

すでに販売が行われているとは言え、電気自動車とはどの程度実用的な自動車なのでしょうか?

これまでのガソリン車同様の走行は約束されるのでしょうか?

私たちの身の回りには、スマートフォンやBluetooth接続機器などバッテリーで稼働する多くの電化製品が存在していますが、そのほとんどは長時間の充電を必要とし、稼働時間には限界があります。

うっかり充電し忘れて出勤前に焦ったなんて経験は、誰の記憶にもあることでしょう。

そのため自動車をバッテリーだけで動かすと言われた場合、給電時間や走行距離、さらにバッテリーの価格や劣化速度、それらに伴う安全性などさまざまな不安が浮かんでしまいます。

しかし、ペンシルベニア州立大学の研究チームは、そうした問題を解消する電気自動車用バッテリーを開発したと報告しています。

研究者によると、このバッテリーは10分以内の急速充電が可能で、走行距離は400km以上、長寿命で320万km以上を交換無しで走行でき、値段も大衆向けに安価に抑えられ、小型で安全性も高いのだといいます。

ではどうやって、そんなバッテリーを実現させたのでしょうか? 研究者はその鍵が、急速な加熱にあるのだといいます。

今回の研究で開発されたバッテリーは、長寿命、急速充電を実現するために、60℃近くまで急速に加熱し、バッテリーが機能していないときに冷却する機能を持っているのだといいます。

それはどういうことなのでしょう?

バッテリーに使用されるリチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する性質があります。

低温では、リチウムイオンがスムーズに陽極へ挿入されず、陽極表面にいびつに堆積しリチウムスパイクを発生させます。これによりバッテリーは容量を減らし、さらに短時間に大きな電圧がかかる危険な状態を引き起こしてしまいます。

今回の研究チームは、バッテリーが60℃まで加熱されると、このリチウムスパイクが形成されず、バッテリーの熱劣化も発生しないことを発見しました。

そこでチームは、充電時のバッテリーにニッケル箔を使った3番目の端子を作成し、最初は電子がニッケル箔に流れ込み、抵抗加熱によって急速にバッテリー内部が温められる仕組みを作成しました。

バッテリー内部が60℃まで温まると、温度センサーがスイッチを切り替えて通常の充電が開始されます。

ただ、バッテリーを60℃まで加熱することは、バッテリー研究の分野では危険なことだと考えられています。研究チームはこの問題を、車に組み込まれたラジエーターを使って急速に冷却するシステムを組み込むことで解決させました。

これによってバッテリーを短時間で60℃まで加熱させ、急速な充電・放電を行うことに成功したのです。

またこの自己発熱機構をバッテリーに組み込んだことで、バッテリーは低電圧で機能させることが可能になりました。

これによりバッテリーのカソード(還元反応がおこる電極)に、リン酸鉄リチウムという熱的に安定した低コストの材料を使えるようになりました。通常のバッテリーのカソードは、コバルトを使用しますが、これは高価な材料です。

アノード(酸化反応がおこる電極)は非常に大きな粒子のグラファイトでできており、これも安全で軽量かつ安価な材料です。

また、自己発熱によって、危険なリチウムスパイクが発生する心配もなくなりました。

今回のバッテリーは急速に加熱することで、急速充電と安全性、さらに低コスト化と軽量化を実現させたのです。

※引用ここまで。全文は下記でどうぞ

6 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:13:04.49 ID:tVRAp91g0.net
なんか危なそうだな

7 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:14:19.09 ID:X6fnRBZ20.net
充電の度にボカンのチキンレースするのか?

19 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:21:09.88 ID:QUNs127c0.net
>リチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する

冬の真夜中に寒いところで、電動自転車のバッテリー充電したらあかんのやな

21 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:21:50.46 ID:BIkRKJrz0.net
またタイムボッカーンのしな製ですか?
ただでもいらんがな。

25 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:23:16.78 ID:maxiD+Fm0.net
バイデン大喜び全固体電池のクオンタムもアメリカだろ

28 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:28:43.98 ID:a0xYUQjR0.net
はい!お前ら謝れ

20 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:21:41.34 ID:JLl+nDjp0.net
通常 リチウムイオン充電池の最高許容周囲温度は45℃と規定されており、これより上がった状態で使い続けると電池を劣化させてまう。
60度で充電できるなら新型リチウムイオン電池なのか?

30 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:29:44.08 ID:WYvXO4dW0.net
>>20
単にリン酸鉄Li-ionを安全係数無視して高温にするとっていう理屈だけの話
その後 20℃前後に戻すまでやわやわ冷まして、体積にもよるけれど、冷却で軽く半日は食うよね
強制空冷なんてもっての外

急加熱というのもポイント
電気ヒーターでは得られない熱量なので、別にボイラーで温水を作って循環させるしか

アレ?最初Co2がどうとかって言ってなかったっけ?

31 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:29:56.39 ID:CNKi7BvD0.net
電池を60℃まであっためるのにかかるコストや時間はどうすんだろう?

33 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:30:26.45 ID:FjUptBlq0.net
>バッテリーに使用されるリチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する性質があります。

現状のPHVとEVは寒冷地で使うのは無理が有るって事だな

24 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:23:11.31 ID:7IJ6Y7Xn0.net
寒冷地でも10分でチャージ出来るの?

34 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:31:12.54 ID:wEDqgv9R0.net
>>24
出来るよ

温水作って、それでバッテリースタックを急加熱して
そこまでに何時間掛かるか分からんが、充電自体は10分ちょい

48 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:44:07.34 ID:XuQcJPNV0.net
加熱する力はどこから持ってくるの?

53 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:45:42.95 ID:3vHA//Yn0.net
>>48
急速充電する時だから、ソコに高電圧のケーブル来てますがな
熱耐性高い抵抗挟めば大体なんでも発熱体にできる

57 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:47:37.80 ID:XuQcJPNV0.net
>>53
いやそこで余分な力使ったらさらに効率が悪くなるじゃないですか
何のためにEV化するんですか?

68 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:54:03.52 ID:AwXtFVam0.net
車にこんな大電流流したら、未来にタイムスリップ刷るわ

64 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:51:44.65 ID:o2DG2gaE0.net
>>57
別に余分な力なんか使わないよ?
従来は充電する際の熱を逃がしていただけでこれは逃がさずに利用するだけだから。
要するに充電する際に発生する熱を利用して10分チャージできるようにしたってこと。
しかもコバルトを使用していないので安価になったと。

71 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:54:53.86 ID:XuQcJPNV0.net
>>64
嘘はいけないよ

77 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:57:24.08 ID:o2DG2gaE0.net
>>71
何が嘘か答えないとね

93 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:16:23.19 ID:y7Zwpqky0.net
1kWhで7km走るとして、400km走るには60kWh必要
それを10分で充電するとなると、充電器は360kWhの大出力が必要w

94 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:18:46.02 ID:c56+RLZx0.net
>>19
雪国では役に立たんな
暖房かけたらあっという間になくなって充電したらバッテリー劣化

97 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:22:00.14 ID:tiu+9axH0.net
そりゃ、ガソリン給油に10分もかからんからな

最終的には1〜2分で終わるようにせんとアカンやろ

104 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:35:04.60 ID:YwiQMfUW0.net
>>97
給油もなんだかんだで5分以上はかかってると思う

92 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:12:58.52 ID:hOQwj9+00.net
トヨタ終わったな…

111 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:41:51.17 ID:uiYV35BL0.net
>>92
水素なら3分かからない
終わってないね。

63 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:50:56.64 ID:3vHA//Yn0.net
>>57
トータルロスがプラスならいいだけでしょ
電気特性として高温化した伝導体は抵抗が下がって電流ロスがなくなる
いまの熱耐性低いバッテリーで高抵抗状態でエネルギー駄々漏れさせながら充電するのと
最初に高温化するためにエネルギー使いつつも
高効率で充電するのと、トータルでどっちがお得かって比較しないと分からんわな
本当に10分で充電できるならかなりロスは少ないってことよ

69 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:54:09.28 ID:XuQcJPNV0.net
>>63
どう計算してるか知らないけど、そもそもEVは内燃機関より燃料からのエネルギーの変換効率悪いんだよ。
それに追加して加熱する電力使ったら内燃機関に勝てるわけないでしょ。

84 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 00:05:07.21 ID:Qhpc0AJl0.net
>>69
内燃機関のエネルギー効率は最高厨はよくガソリン精製のコストを無視して、電気だけ精製コストを語るよね
ガソリンは精製コストまで含めるとソコまで効率のいいエネルギー媒体じゃないよ
最高は石炭なんだなこれが、んで電気作ってる燃料が石炭なんだわ

119 :巫山戯為奴 :2021/01/20(水) 00:57:53.59 ID:2EVJVsSq0.net
>>84 コストはその侭値段に成ってるんだからバカを言うな、日本語として可笑しいだろ電波。

120 :巫山戯為奴 :2021/01/20(水) 01:07:18.03 ID:2EVJVsSq0.net
>>93 60Kwhって事は27円だと1620円?

130円のガソリンでリッター28km走って14.28Lで1857円

お得感ないし、ガソリンに地方道路税が入ってなくて80円だと1142円なので
エネルギー効率的にも損した気分。

122 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 01:15:24.21 ID:q5MvMPBb0.net
>>120
電気自動車は火力発電で運用したら、ガソリン車より環境に悪いからな エネルギーコストにも現れてる 急速充電器だからこっから利用料も取られるし 将来体には課税もされるし いいことなし

50 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/19(火) 23:44:57.24 ID:o2DG2gaE0.net
>>1のバッテリー開発したのはペンシルベニア州立大学のChao-Yang Wangって方で既にEVに載せて実走行させてるよ。
www.youtube.com/watch?v=ppYGWnYgUrc

129 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 01:33:05.25 ID:Jm7bsJyl0.net
>>50
やっぱり中国人じゃないか
アメリカは中国人を追い出したら科学技術力で中国に負けるだろうな

130 :巫山戯為奴 :2021/01/20(水) 01:34:23.22 ID:2EVJVsSq0.net
バッテリーの分割方式は考えたが40キロのバッテリーを10個降ろして、10個積むのは罰ゲーw

セルフで如何ぞw

132 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 01:36:26.72 ID:B+sXKd100.net
>>130
当分ハイブリッドから抜け出せそうにないなw
ウチはマンションで車はタワーパーキングだからプラグインも出来ないし

133 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 01:38:55.93 ID:wMLFNmc00.net
>>1
地球温暖化しそうな温度ですねw

141 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 01:53:20.65 ID:3QHhYFUb0.net
これが本当なら思っているより進んでいるな
これは今すぐ使える物ではないが10年たてば実用に耐えうる物ができているかもね

143 :巫山戯為奴 :2021/01/20(水) 02:01:08.54 ID:2EVJVsSq0.net
でさ是?急速充電して呉れる所は充電料金お高い訳でしょ?元取れんw

147 :ニューノーマルの名無しさん:2021/01/20(水) 02:12:21.80 ID:sJzTiJK70.net
>>1
カートリッジ交換式最高
カートリッジは国とメーカーとユーザーの共有にすれば良い。

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