リチウムの教訓と限界

フォードのモデル T によってガソリン車が社会に普及する前は、電気自動車は有害な排気ガスがないため、目の肥えた消費者に好まれていました。 現在、EV の復活は差し迫っているだけでなく、事実上必須となっています。 温室効果ガス排出に対する規制が強化され、いくつかの州が今後の石油自動車の販売を禁止していることを考慮して、EVの販売はここ数年で急速に増加しており、電気自動車への乗り換え者が過去を振り返っていないことをデータが示している。

電気自動車に対する需要の増大に対応するには、これらの自動車に電力を供給するバッテリーが安全で、手頃な価格で、容易に調達できる必要があります。 リチウムイオン (Ii-ion) バッテリーは、そのエネルギー密度のおかげで、これまでクリーン エネルギー技術の頼りとなってきましたが、完璧なソリューションではありません。 これらの電池の原材料の供給は、地政学的に不安定になりやすい少数の国によって制御されている一方、需要は家庭用電化製品から送電網に至るまで、幅広い用途にわたって増加しています。

リチウムイオン電池には、火災、サプライチェーンの不安定に関連した価格上昇、生産を取り巻く環境への影響などの懸念もあります。 世界は、あらゆる部門にわたって人為的な炭素排出量を削減し続けるために、エネルギー密度が高く高性能なバッテリーを必要としていますが、その手段としてリチウムイオン技術に依存すると、変化の可能性が制限される可能性があります。

リチウムイオン電池が電源として普及するにつれて、その安全上のリスク、つまり熱暴走による電池火災の報告も増えています。 電動スクーターのバッテリーが過熱して集合住宅やアパートの建物が発火し、屋内の住民が死亡したというニュースが報道されている。 ニューヨーク市だけでも昨年は216件のバッテリー火災が発生し、今年1月と2月には少なくとも24件の火災が発生した。

リチウムイオン電池の火災がなぜそれほど致命的であるのかについての要約: 熱暴走した電池セルは実際に発火する前に、フッ化水素や一酸化炭素などの可燃性ガスを排出します。 これらの有毒な蒸気は、燃焼の瞬間までの数時間にわたって建物内に浸透する可能性があります。 発火すると爆発を引き起こすことが多く、その後の火災が建物を焼き尽くすまでにわずか数ミリ秒しかかかりません。

米国土安全保障省連邦緊急事態管理局によると、住宅用蓄電池エネルギー貯蔵システム（BESS）の設置は2014年から2018年にかけて毎年200％増加した。 太陽エネルギーを利用する家庭でリチウムイオン電池が普及するにつれて、暴走火災による死傷者のリスクが増加しています。 全米の消防士らはすでに、リチウムイオン電池火災を重大かつ深刻化している問題とみている。このような事故が続けば、消費者はリスクが大きすぎると認識し、住宅用蓄電池への投資意欲をそがれてしまうだろう。

電力網の用途では、リチウムイオン電池の故障による影響は安全上の懸念を超えています。 リチウムイオン電池は、発電量が多い時期に生成されたエネルギーを貯蔵し、発電量が少ない、またはまったくないときに供給するために、太陽光や風力エネルギーなどの再生可能エネルギーシステムで使用されることが増えています。 世界中の発電所で発生したバッテリー火災は、多大な経済的損失とインフラへの損害をもたらし、最終的には再生可能エネルギーへの移行を妨げています。 最近カリフォルニアで発生した火災により、高速道路1号線が部分的に閉鎖され、燃えている貯蔵コンテナの北7平方マイルに屋内退避命令が出された。

電気自動車は、人為的な炭素排出量を削減するためのリチウムイオン技術の最も有望な用途の 1 つですが、EV のバッテリーが警告なしに発火することが知られています。 また、複数のセルが熱暴走のさまざまな段階にある可能性があるため、最初の炎が消え、危険が去ったように見えた後、数時間または数日後にリチウムイオン電池パックが再び発火する可能性があります。

治安上の懸念により、すでに公共交通機関の電化が妨げられ始めています。 コネチカット州で1台のEVバスが火災に見舞われたとき、当局は全車両の運行を中止し、州のディーゼルバスを置き換える計画を無期限保留とした。 電気自動車をより大規模に導入するには、メーカーは公衆が信頼できる、より安全なバッテリー技術、できれば有毒で可燃性の材料を使用しないバッテリー技術を必要としています。

リチウムイオン電池は、海上での電池火災の消火が非常に難しいため、外航貨物船に電力を供給する場合にはさらにリスクの高い選択肢となります。 このため米国沿岸警備隊は海運業者や規制当局に対し、リチウムイオン電池の輸送には細心の注意を払うよう警告した。 海上でバッテリー関連の爆発や火災が発生した場合、外洋で救急隊員が到着するまでに作業員が命を落とす可能性があります。

海上のリチウムイオン電池には、深刻な環境的および経済的リスクもあります。 2022年2月、約4,000台の自動車を積んだ貨物船フェリシティ・エース号で発生した火災が船内のEVに燃え広がり、船全体が炎上した。 火災は数日間にわたる懸命の努力の末、ようやく鎮火したが、周囲の海に有毒ガスと重金属を放出しながら数日間漂流した後であった。 フェリシティ・エース号の積荷は船ごと沈没し、損害額は推定5億ドルに達した。

海運は毎年約9億トンの汚染物質を排出しており、2050年までに世界の炭素排出量の17％を占めると予測されている。海上でのピークカットやホテルの負荷をディーゼル発電機に置き換えることによって、船舶からの排出量を大幅に削減できる大きな可能性がある。 。 しかし、リチウムイオン電池やその他の電池と可燃性の成分との化学反応により、リスクが高すぎるため、海運業界はこの可能性に気づくことができません。

皮肉なことに、リチウムイオン電池の生産は、化石燃料自動車用バッテリーよりも気候に悪影響を与える場合があります。 たとえば、マサチューセッツ工科大学によると、硬岩採掘で抽出されるリチウム 1 トンごとに 15 トンの二酸化炭素が排出されます。

バッテリー部品の精製と製造の約 80% が石炭の消費が多すぎることで有名なアジア地域で行われていることも役に立ちません。 たとえ自動車メーカーが現在、この大洋を横断するサプライチェーンが環境に直接与える影響を感じていないとしても、ゆりかごから墓場までの報告が改善されれば、将来的には炭素税の増加につながる可能性がある。

実際、生産コストとサプライチェーンコストの上昇により、昨年、リチウムイオンバッテリーパックの価格が史上初めて上昇しました。 ブルームバーグNEFによると、こうした価格動向は近いうちに自動車メーカーが補助金やその他の支援を受けずに量販EVを販売する能力に悪影響を与えるだろうが、これはドイツなどの国ですでに起きていることだ。

この混沌とし​​た電池市場において、貯蔵、自動車、海洋産業は、国内の発展機会を模索するだけでなく、リチウムイオン技術の外にも目を向ける必要があります。 米国連邦政府は全国的なEV充電ネットワークの構築に5年間で50億ドルを投資しており、2021年のインフレ抑制法は自動車メーカーに新しい電池技術の開発を含む北米製電池の使用に対する奨励金を与えている。 公益事業およびストレージプロジェクトの所有者には、さらに大きなインセンティブが用意されており、さまざまな税額控除を通じてストレージプロジェクトの総コストの 70% 以上を取り戻すことができます。

もちろん、代替バッテリー技術の成功を最終的に決めるのは消費者です。 消費者の安全性と生産コストの両方の観点から、リチウムイオンよりも優れたバッテリーを見つけたメーカーが市場で成功することになります。

ムケシュ・チャッター氏は、リチウムとコバルトを含まない低コストで高性能の充電式バッテリー化学を開発しているテクノロジー企業、アルシム・エナジーのCEOです。

この投稿にはコメントがありません。 まずは以下にコメントを残してください。

コメントを投稿するにはログインする必要があります。 ここでログイン。