研究者は、急速充電を可能にし、寒冷時でも走行距離の低下を防ぐ特殊なコーティングを開発しました。
- 寒冷地でのEVの充電速度低下や走行距離減少の課題を解決するため、研究者が特殊なコーティング技術を開発しました。
- この技術により、氷点下でも10分で急速充電が可能となり、バッテリーの劣化を最小限に抑えることができます。
- 実験結果は有望ですが、現実世界での実用化にはバッテリーサイズや充電範囲などの課題が残されています。
寒冷地でのEVの課題と新技術の登場
厳寒と電気自動車のバッテリーは相性が良くありません。夏場に直流急速充電器で電気自動車を充電するのに20分かかるとしたら、気温が下がればさらに追加で数分かかるでしょう。これは時間の無駄であるだけでなく、特に寒波の影響を受けやすい地域に住む人々にとっては、バッテリー式電気自動車の購入を思いとどまらせる要因にもなります。
しかし、研究者たちはこの問題の解決に向けて懸命に取り組んでいます。
特殊コーティングがもたらす急速充電の可能性
科学誌『ジュール』に掲載された研究によると、特殊な電極を使用することで、EVバッテリーが極端な温度に耐えることができ、航続距離と充電性能を維持できるとしています。このバッテリー素材はミシガン大学の科学者とバッテリー研究企業アーバー・バッテリー・イノベーションズ社によって開発されました。彼らは、このバッテリーは摂氏マイナス10度で10分間の充電が可能であり、100サイクル後でもバッテリー劣化はごくわずかであると主張しています。
気温が極端なレベルまで下がると、電気自動車のバッテリー内の電子の動きが急速に鈍くなり、航続可能距離が短くなり、充電速度も遅くなります。
現在の電気自動車は、バッテリーのプレコンディショニング（予熱）やヒートポンプにより、この影響をある程度は軽減していますが、バッテリーを耐候性にするわけではありません。あくまでも、極端な気象条件の影響を最小限に抑えるだけです。バッテリーメーカーも、通常は負極を厚くして耐寒性を高めるなど、対策を講じています。
現実世界での実用化に向けた課題と期待
しかし、ミシガン大学の研究者は、リチウムは必ずしも厚いアノード（陽極）内で自由に移動するわけではなく、充電速度の低下や性能の低下を引き起こす可能性があると指摘しました。彼らは、アノードに使用されているグラファイトにレーザーを照射し、イオンがより速くそこに堆積するようにすることで、この問題を解決しました。しかし、これにも課題がありました。充電速度が非常に速いと、リチウムが適切に吸収されず、効果的にエネルギーが供給されないまま、リチウムがアノード表面に蓄積する「リチウムめっき」が発生する可能性があるのです。
このメッキによりバッテリーの性能が低下し、充電速度が遅くなり、さらにはショートなどの安全上のリスクも生じます。 ミシガン大学の研究者は、ホウ酸リチウムと炭酸リチウムを混合して作られたガラス状の素材をバッテリーにコーティングし、このメッキを防止しました。 その結果、このセルは6Cの充電速度で充電され、氷点下の気候下で10分でフル充電が可能になりました。
この技術は、既存の工場に大きな変更を加えることなく採用できると、機械工学・材料科学のニール・ダスグプタ教授は述べています。同教授は、この研究の著者でもあります。
しかし、この実験についてまだわからないのは、バッテリーのサイズとパーセンテージの範囲です。10分間の充電時間が、バッテリーを完全に0から100%まで充電する時間だったのか、あるいは自動車メーカーがバッテリーの長期健全性を維持するためにEVオーナーに推奨している20-80%の追加充電だったのかは不明です。
EVが寒い気候ではただ単に性能が落ちるというわけではありません。 いいえ、ほとんどの最新のEVはより幅広い運転温度を持っています。 たとえば、テスラモデル3は、この研究の研究者が実験で主張したものよりも幅広い運転温度を持っています。
モデル3のバッテリーは、取扱説明書によると、マイナス30℃から60℃の温度で動作します。しかし、バッテリーがその温度範囲で機能するからといって、効率的であるとは限りません。私たちは、気温が氷点下になると航続距離が急激に減少するというテスラのオーナーの報告を多数目にしてきました。
一方、今回の研究では、このような高度な化学反応を利用した電気自動車のバッテリーは、極端な温度でも問題なく機能するだけでなく、性能の低下や劣化なしに急速充電が可能であると指摘しています。実験としては素晴らしいものですが、現実の世界でも同じことが起こるのであれば、さらに素晴らしい技術開発といえるでしょう。
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