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適時に登場
蓄電池はエネルギー転換の促進剤であり、特に強力なリチウムイオン電池が大きな役割を果たしてきた。しかし、現在市販されているリチウムイオン電池は完璧ではない。特に熱暴走とコストの面では、まだ多くの問題が存在している。
「熱暴走」とは、リチウムイオン電池の故障や損傷により内部温度が急速またはゆっくりと上昇する可能性があり、この温度上昇率が熱放散率よりも大きいため、「熱暴走」が発生することを意味する。この場合、爆発性および有毒ガスも放出され、より大きな危険を引き起こす。
たとえば、2019年4月、BESS（Battery Energy Storage System）コンテナ内の爆発により、7人のアメリカ人消防士が負傷し、1人が死亡した。消防士が容器の扉を開けると、可燃性ガス混合物に酸素が入り、電池の故障で発生した熱でガスが発火し、災害が発生した。
このような悲劇の再発を防ぐために、多くのBESSには現在、電池管理システム（BMS）と保護層が設置されているものの、リチウムイオン電池自身のリスクは解決されていない。
そのため、ナトリウムイオン電池は次第にエネルギー貯蔵業界の注目を集め、関連技術の研究も次々と登場している。
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顕著な長所
1.低コスト
「コスト問題」は、すべての事業者と投資家にとって最も懸念される側面であるため、この記事でも、主にリチウムイオン電池とナトリウムイオン電池のコスト分析についても紹介する。
リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池のコストは、2020年5月に「エネルギー貯蔵科学技術」に掲載された記事で研究された。結果は次のとおりである。
現在、ナトリウムイオン電池の価格優位性は、主に地殻内のナトリウム埋蔵量が多い（2.36％）（一方、リチウム埋蔵量はわずか0.002％）ことによるものである。したがって、ナトリウム資源自体のコストはリチウム資源よりも低くなる。
しかし、ナトリウムイオン電池のエネルギー密度は、リチウムイオン電池に比べてまだ低いレベルである。価格がエネルギーによって計算されるエネルギー貯蔵の業界では、エネルギー密度が低いということは、より多くの補助材料と製造コストが支払われることを意味する。主要材料のコストに大きな利点がないことを前提として、これらの補助材料と製造コストは、エネルギーの単位あたりのバッテリーの価格を上昇させる。
この研究では、2019年前半のデータを使用概算した。
当時、110A・hのリン酸鉄リチウム電池のエネルギー密度は165W・h/kg、コストは9.21円/（W・h）でした。その中には正極（17.3％）負極（17.3％）電解質（8.3％）電極（6.3％）銅箔（9.3％）アルミニウム箔（3％）その他の付属品（37.3％）製造（18.5％）はそれぞれ占めている。このタイプの電池材料のエネルギー密度の達成率は約47％である。（実際のセルエネルギー密度は、正と負の材料によって計算されたエネルギー密度の比率である）。
当時、負極に硬質炭素を使用したナトリウムイオン電池のエネルギー密度は120W・h/kg、コストは9.38円/（W・h）だった。その中には正極（9.2％）負極電極（5％）電解質（5.6％）アルミニウム箔（5.6％）、その他の付属品（49.9％）および製造（24.7％）はそれぞれ占めている。
このことから、ナトリウムイオン電池のエネルギー密度が低いため、その補助材料と製造コストが総コストの75％を占める可能性があることがわかる。
さらに、この研究では、さまざまなエネルギー密度でのナトリウムイオン電池のコスト変化も推定した。8.7円/（W・h）（130W・h/kg）、9.38円/（W・h）（120W・h/kg）、10.41円/（W・h）（110W・h/kg）および11.26円/（W・h）（100W・h/kg）。したがって、ナトリウムイオン電池のエネルギー密度が120W・h/kgを超える場合、そのコストはリチウムイオン電池よりも低くなる。
したがって、高エネルギー密度で低コストの補助材料を備えたナトリウムイオン電池システムの開発は、そのコストをさらに削減するための必然的な方法である。
2.良好な高速充電性能
リン酸鉄リチウムは約20〜30分で80％まで充電され、ナトリウムイオン電池は約40％の短縮が見込まれる。
3.優れた基本的な化学的性質
ナトリウムイオンの溶媒和エネルギーはリチウムイオンよりも低く、界面イオンの拡散能力は強く、ナトリウムイオンのストークス半径は小さく、イオン伝導率は同じ濃度のリチウム塩電解質よりも高い。
4.優れた高温および低温性能
作動温度範囲は-40℃-80℃です。電池は、高温および低温環境でも良好な容量保持率を維持する。中科海ナトリウム製品の容量保持率は55°Cで99％を超え、-20°Cで88％以上を維持できる。
5.良好な機器互換性
ナトリウムイオン電池の製造工程はリチウムイオン電池と同様であり、設備の適合性が高く、企業の生産ラインを容易に変換できる。電極の製造工程と電池の組み立て工程はまったく同じである。リチウムイオン電池メーカーの場合、ナトリウムイオン電池の製造は、いくつかの基本的な生産ラインの調整後に実現できる。
6.均等に分散
リチウム資源の約70％は地理的に南アメリカに集中しており、残りは基本的にオーストラリアと中国に分布している。この資源の不均一な分配は、貿易紛争につながりやすく、国際的な安全保障問題にさえつながる可能性がある。ナトリウム資源は均等に分散されており、貿易の安定性をある程度確保している。
03 披荊斬棘
今年の7月、寧徳時代（CATL）は、同社が商業部門でリチウムを含まないナトリウムイオン（Na-ion）電池を発売すると発表した。
寧徳時代の第1世代ナトリウムイオンは、高エネルギー密度（セル密度160Wh/kg、世界最高）、超高速充電（15分で80％充電）、低温性能（マイナス20°で90％放電保持率）、高い統合（システム統合効率が80％を超える）および高い安全性（国のパワーバッテリーの安全要件を超える）特性を備えている。その低温性能と高速充電はLFPバッテリーよりも優れており、エネルギー密度はLFPバッテリーよりもわずかに低くなっている。ABバッテリーソリューション（ナトリウム、Li-ionバッテリーはシステムに統合されています）を備えており、BMSによって制御される。
また、次世代ナトリウムイオン電池のエネルギー密度は200Wh/kgを超えており、2023年には基本的な産業チェーンを形成する計画であるとのことである。
04大攻防戦
寧徳時代が導入したナトリウムイオン電池のエネルギー密度は、ナトリウムイオン電池の最高レベルである160Wh/kgに達しているが、リチウムイオン電池の開発は止まっているわけではない。
たとえば、2021年8月、ドイツの科学者は、リチウム電子電池のエネルギー密度を560W・h/kgに到達させ、1,000サイクルで88％の優れた容量保持率と、平均充電効率（同じサイクル内の充電容量に対する放電容量の比率）は99.94％である。
さらに、8月18日の報告によると、オーストラリアの研究者はリチウムイオン電池の防火性能においても技術的な進歩を遂げた。彼らは、新しいタイプのフルオロボレートが火災の危険性であるヘキサフルオロホスフェートに取って代わり、将来の商業的相互作用で使用されると述べた。
05
希望の光
ナトリウムイオン電池は、ナトリウムイオン電池と同様に資源コストや温度感度などの面でメリットがあるものの、リチウムイオン電池の技術も発達しており、今のところ両者は同じ立場にある。
しかし、一部の特定の分野では、ナトリウムイオン電池は依然として幅広い市場を持っています。たとえば、家庭用エネルギー貯蔵BESSを設置した一般ユーザーグループである。
エネルギー密度と比較して、電池を選ぶとき、一般ユーザーグループは安全性とコストの問題により多くの注意を払う。
そのため、FIP時代の到来とともに、エネルギー貯蔵を利用するユーザーが大幅に増加し、ナトリウムイオン電池がこの分野での才能を発揮するようになる。
