テスラの次世代バッテリーの秘密：長寿命と高性能が両立する理由

テスラが開発中の新しいリチウムバッテリーは寿命を延ばし、90%までの充電を可能にします。

テスラに関する最大のニュース

テスラに関する最大のニュースの一つは、廉価版などの新車やFSD（完全自動運転）のアップデートではなく、車両エンジニアリング担当副社長のラース・モラヴィー氏がジェイ・レノのガレージでのインタビュー中に静かに述べたコメントです。同氏は、テスラの次世代ニッケル系バッテリー技術が既存技術よりもはるかに耐久性に優れていることを明かし、その結果、テスラは現在の満充電推奨値である80%ではなく、従来の推奨値である90%までの充電を提案する予定であると述べました。

これは単なるバッテリー充電制限の微調整ではなく、材料科学の画期的な進歩による成果であり、テスラのロングレンジおよびパフォーマンスバッテリーに、100％充電運用が推奨されているLFP（リン酸鉄リチウム）バッテリーと同等の日常的な利便性をほぼ実現するものです。

最近の公開された特許出願書類（US20240383770A1）は、この改良の科学的背景を明らかにし、テスラが改良したバッテリー技術により、より強靭で長寿命なバッテリーカソードが実現される仕組みを示しています。

LFPのベンチマークとニッケル技術の妥協点

この変更の重要性を理解するには、まずテスラが現在提供している二種類の異なるバッテリーラインナップを理解する必要があります。

LFP（リン酸鉄リチウム）バッテリー

LFP（リン酸鉄リチウム）バッテリーは耐久性に優れた主力製品です。ユーザーにとっての主な利点は、長期的な劣化加速を懸念することなく、毎日100%まで充電できる利便性です。これにより、スタンダードな車や短距離走行車に最適です。ただし、最適な性能を発揮するにはより精密な温度管理が必要であり、高温または低温環境では十分な充電速度が得られない、あるいは十分なパワーが得られない場合があります。

ニッケル系（NMC/NCA）バッテリー

一方、ニッケル系（NMC/NCA）バッテリーは高性能なマラソンランナーと言えます。その主な利点は、より高いエネルギー密度とピークパワーの大きさです。これにより、テスラのロングレンジモデルやパフォーマンスモデルに見られる長距離走行や驚異的な加速性能が可能となります。長年、この性能を得る代償として、バッテリーの長期的な健康状態を維持し劣化を最小限に抑えるため、日常的な充電を80%までに制限する必要がありました。

これまで、この特性差により電気自動車利用の利便性の差が生じていました。しかし、ラース・モラヴィー氏が指摘するように、テスラはLFPバッテリーとニッケル系バッテリーの性能差を半減させ、高性能バッテリーをスタンダード航続距離モデルと同等の使いやすさに近づけつつ、従来の欠点を一切排除することに成功したとの事なのです。

秘密の技術：カソードドーピング

では、テスラはどのようにしてこのような変化を実現したのでしょうか？その答えは「ドーピングされたカソード活性材料及びその製造方法」と題された特許出願にあります。かなり専門的な内容ですが、要約すると、テスラがニッケル系バッテリーの化学特性を改善するプロセスを詳細に説明したものです。これにより性能が向上し、さらに重要なことに、長期的な耐久性が向上します。

中核となる革新技術は「ドーピング」です。これは製造工程において、主たるカソード材料に微量かつ精密な量の他の金属元素（ドーパント）を混合する材料科学技術です。このプロセスにより、多くのカソードが抱える主要な欠点、すなわち繰り返し使用サイクルにおける著しい充電容量の低下が改善されます。

テスラは従来のカソードで83％だった充電保持率を、新たなドーピング処理を施したカソードでは約91％まで向上させることに成功しました。特許によると、スタンダードな非ドーピングバッテリーは経時的にエネルギー容量の約20％を失います。これに対し、4種類の元素を組み合わせたドーピング処理を施したカソードは、同期間で容量の5％未満しか低下しません。

これは劣化率を4分の1に低減したものであり、まさにテスラがバッテリー技術を向上させるために必要とする、材料科学における重要な飛躍です。

これは大きな技術的成果であり、新型車における日常充電の推奨値を90％に変更することで、ユーザーフレンドリーさが向上し、テスラ車の航続距離が拡大すると同時に、バッテリーの寿命も延びることになります。

ジェイ・レノのガレージ番組の全編は下記でご覧いただけます。

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