EV普及の壁「充電」の難題を解決するスゴ技の正体 驚異の新技術により電動車の時代は必ず来る!

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次に、電気自動車に注目してみましょう。電気自動車が抱えている大きな課題は「充電」です。現在の電気自動車は充電に時間がかかる上、一度の充電で走行できる距離がガソリン車に比べて短く、通勤や近郊へのお出かけには問題ありませんが、遠出したいときは不安ですよね。

この問題を解決する研究の1つが「電池」です。現在、電気自動車に搭載されているのは、言わずと知れた、日本発の「リチウムイオン電池」です。2019年に吉野彰博士がノーベル賞を受賞しましたよね。エネルギー密度(単位質量もしくは単位体積あたり取り出せるエネルギー)が高く、小型でも乾電池と比べると大容量で寿命も長いため、スマホやPCなどに利用され、欠かすことのできない電池となっています。

しかし、リチウムイオン電池は「発火のリスク」や「枯渇のリスクがあるコバルトを使っているものが多い」などの問題を抱えているとともに、性能も理論上の限界に達しつつあります。

そこで今、リチウムイオン電池に代わる次世代電池の研究が進んでいます。その中の1つが「フッ化物イオン電池」です。電池に使われる物質は環境負荷が小さく、資源的な問題はありません。また、フッ化物イオン電池の理論上のエネルギー密度は、なんとリチウムイオン電池の7倍以上! 実用化されれば1回の充電で約1000㎞の走行が可能になるのだとか。すなわち、1回の充電で東京─福岡間を走破できることになるのです。驚きですよね。

どうしてそんなにエネルギー密度が高いのか

ではなぜ、フッ化物イオン電池はそこまでエネルギー密度が高いのでしょうか。その答えは、電極にあります。

まず、リチウムイオン電池の電極は、ビルディングのような作りになっています。例えば5階建のビル(負極ビルと正極ビル)だとしましょう。各ビルの1階から5階までのフロアにはリチウムイオンが収納されています。放電するときには、負極ビルの各フロアから正極ビルの各フロアへリチウムイオンが移動します。充電するときは逆です。

このように、リチウムイオンを収納するビルをもっているため、電極の重量や容積が嵩(かさ)み、フッ化物イオン電池よりエネルギー密度が低くなってしまいます。しかし、リチウムイオンが移動しても、ビルはほとんど壊れることがないため、繰り返しの充電に強く長寿命の電池になるのです。500回の充電で容量が60%ほどに減少します。スマホを買って1年半くらい使用すると「最近充電してもすぐに電池なくなっちゃうなあ」なんて呟いた経験ありませんか?

次ページ「フッ化物イオン電池」の電極はどんな構造?
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