【技術】10分の急速充電を可能とした「電気自動車用バッテリー」が登場 決め手は充電時の加熱 [ニライカナイφ★]
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地球温暖化の原因とされるCO2の排出削減に伴って、ガソリン車を排除して電気自動車へ切り替えようという動きが各国で進んでいます。
しかし、電気自動車の利用については、走行距離や安全性、コストなどについて不安を感じている人は多いかもしれません。
1月18日に科学雑誌『Nature Energy』で発表された新しい研究は、10分で急速充電が可能であり、1回の充電による走行距離は400km以上、安全性が高く長寿命の大衆向け電気自動車用バッテリーの開発状況を報告しています。
研究者はこのバッテリーが寿命を迎えるまでに320万kmも走行でき、手頃な値段で入手可能だと話しています。
日本政府は現在、2030年中頃までにガソリン車の販売を中止させすべての自動車を電気自動車へ切り替えていくという方針を発表しています。
正直、この発表に度肝を抜かれた人も多いかもしれません。
すでに販売が行われているとは言え、電気自動車とはどの程度実用的な自動車なのでしょうか？
これまでのガソリン車同様の走行は約束されるのでしょうか？
私たちの身の回りには、スマートフォンやBluetooth接続機器などバッテリーで稼働する多くの電化製品が存在していますが、そのほとんどは長時間の充電を必要とし、稼働時間には限界があります。
うっかり充電し忘れて出勤前に焦ったなんて経験は、誰の記憶にもあることでしょう。
そのため自動車をバッテリーだけで動かすと言われた場合、給電時間や走行距離、さらにバッテリーの価格や劣化速度、それらに伴う安全性などさまざまな不安が浮かんでしまいます。
しかし、ペンシルベニア州立大学の研究チームは、そうした問題を解消する電気自動車用バッテリーを開発したと報告しています。
研究者によると、このバッテリーは10分以内の急速充電が可能で、走行距離は400km以上、長寿命で320万km以上を交換無しで走行でき、値段も大衆向けに安価に抑えられ、小型で安全性も高いのだといいます。
ではどうやって、そんなバッテリーを実現させたのでしょうか？ 研究者はその鍵が、急速な加熱にあるのだといいます。
今回の研究で開発されたバッテリーは、長寿命、急速充電を実現するために、60℃近くまで急速に加熱し、バッテリーが機能していないときに冷却する機能を持っているのだといいます。
それはどういうことなのでしょう？
バッテリーに使用されるリチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する性質があります。
低温では、リチウムイオンがスムーズに陽極へ挿入されず、陽極表面にいびつに堆積しリチウムスパイクを発生させます。これによりバッテリーは容量を減らし、さらに短時間に大きな電圧がかかる危険な状態を引き起こしてしまいます。
今回の研究チームは、バッテリーが60℃まで加熱されると、このリチウムスパイクが形成されず、バッテリーの熱劣化も発生しないことを発見しました。
そこでチームは、充電時のバッテリーにニッケル箔を使った3番目の端子を作成し、最初は電子がニッケル箔に流れ込み、抵抗加熱によって急速にバッテリー内部が温められる仕組みを作成しました。
バッテリー内部が60℃まで温まると、温度センサーがスイッチを切り替えて通常の充電が開始されます。
ただ、バッテリーを60℃まで加熱することは、バッテリー研究の分野では危険なことだと考えられています。研究チームはこの問題を、車に組み込まれたラジエーターを使って急速に冷却するシステムを組み込むことで解決させました。
これによってバッテリーを短時間で60℃まで加熱させ、急速な充電・放電を行うことに成功したのです。
またこの自己発熱機構をバッテリーに組み込んだことで、バッテリーは低電圧で機能させることが可能になりました。
これによりバッテリーのカソード（還元反応がおこる電極）に、リン酸鉄リチウムという熱的に安定した低コストの材料を使えるようになりました。通常のバッテリーのカソードは、コバルトを使用しますが、これは高価な材料です。
アノード（酸化反応がおこる電極）は非常に大きな粒子のグラファイトでできており、これも安全で軽量かつ安価な材料です。
また、自己発熱によって、危険なリチウムスパイクが発生する心配もなくなりました。
今回のバッテリーは急速に加熱することで、急速充電と安全性、さらに低コスト化と軽量化を実現させたのです。
※引用ここまで。全文は下記でどうぞ
https://nazology.net/archives/79970 んで寒波で立ち往生したらどうするの？
ガソリンみたいに途中で充電できるの？ >>3
うん十年生きてきて寒波で立ち往生なんてなったこと無いなあ
そっちではしょっちゅうなの？ ＞周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する
日本じゃゴミ以下 公称で航続４００ｋｍだったら、真夏に冷房ガンガンかけたら１００ｋｍぐらいしか走らないだろう。
実用的とは言い難いな。 で、その大電流を流し込める充電器はどこに設置すんの ＞リチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する
冬の真夜中に寒いところで、電動自転車のバッテリー充電したらあかんのやな 通常 リチウムイオン充電池の最高許容周囲温度は45℃と規定されており、これより上がった状態で使い続けると電池を劣化させてまう。
６０度で充電できるなら新型リチウムイオン電池なのか？ またタイムボッカーンのしな製ですか？
ただでもいらんがな。 バイデン大喜び全固体電池のクオンタムもアメリカだろ 急速充電はバッテリーの劣化も同時に早い
スマホも0.5Aでじっくり充電した方がバッテリーにも優しい >>20
単にリン酸鉄Li-ionを安全係数無視して高温にするとっていう理屈だけの話
その後 20℃前後に戻すまでやわやわ冷まして、体積にもよるけれど、冷却で軽く半日は食うよね
強制空冷なんてもっての外
急加熱というのもポイント
電気ヒーターでは得られない熱量なので、別にボイラーで温水を作って循環させるしか
アレ？最初Co2がどうとかって言ってなかったっけ？ 電池を60℃まであっためるのにかかるコストや時間はどうすんだろう？ ＞バッテリーに使用されるリチウムイオン電池は、周囲の温度が10℃未満の状態で急速に充電されると劣化する性質があります。
現状のPHVとEVは寒冷地で使うのは無理が有るって事だな >>24
出来るよ
温水作って、それでバッテリースタックを急加熱して
そこまでに何時間掛かるか分からんが、充電自体は10分ちょい ガソリン車は事故っても引火しなきゃ爆発しないが、EVは衝撃で爆発しそうで怖い。 >>33
現状も何も二次電池はとっくに物理限界に達してる
精製ガソリンよりエネルギー密度の高い液体を積むなんて本末転倒も良いところだ 巨大電池を加熱する熱源も大変だし一度暖まったら冷やさなきゃ駄目なんだろ
どうも実用化できなさそーな事ばっか >>35
ガソリンに引火させるのはもの凄く簡単だよ
Li-ionも爆発させるのは簡単だけども >>1
＞研究チームはこの問題を、車に組み込まれたラジエーターを使って急速に冷却するシステムを組み込むことで解決させました。
EVにラジエーター？ 俺はいつも言ってるがバッテリーを温めるためのバッテリーをつめば解決するだけの話
お前ら現実を見ろ 幹線道路に電極埋め込んでワイヤレス充電はどうだろう
航続100km程度あれば日本では問題無い
使用した分だけきっちり料金徴収の仕組みもあれば >>40
バッテリー発熱を押さえるために一応あるやん >>43
スマホに使われてるのは電極がコバルトだからダメでしょ >>1
10分で充電とか
バッテリーがそれを達成しても送電や充電設備が大変なことになるんだが
解ってるのか？ >>1のバッテリー開発したのはペンシルベニア州立大学のChao-Yang Wangって方で既にEVに載せて実走行させてるよ。
www.youtube.com/watch?v=ppYGWnYgUrc 直感では60度に２つ問題があるな
いろいろな部品が痛みやすい
エネルギーをかなり消耗する >>40
大部分のEVは電池冷やすために水冷だよ
リーフとレクサスだけ空冷だけどエアフロ―には相当苦心してる >>48
急速充電する時だから、ソコに高電圧のケーブル来てますがな
熱耐性高い抵抗挟めば大体なんでも発熱体にできる クルマは駐車してる時間の方が長い
んだからそこで充電すりゃいいの >>53
いやそこで余分な力使ったらさらに効率が悪くなるじゃないですか
何のためにEV化するんですか？ オーランチキチキで石油作って、ガソリン時代続けようや １０度ではダメというのはいいけど、なんで６０度？
２０度や３０度ではダメなん？ ホントに？
32万キロでも実用にお釣り来るレベルだわ >>56
スロットカーかFzeroみたいに走りながら充電できたらいいのにな >>57
トータルロスがプラスならいいだけでしょ
電気特性として高温化した伝導体は抵抗が下がって電流ロスがなくなる
いまの熱耐性低いバッテリーで高抵抗状態でエネルギー駄々漏れさせながら充電するのと
最初に高温化するためにエネルギー使いつつも
高効率で充電するのと、トータルでどっちがお得かって比較しないと分からんわな
本当に10分で充電できるならかなりロスは少ないってことよ >>57
別に余分な力なんか使わないよ？
従来は充電する際の熱を逃がしていただけでこれは逃がさずに利用するだけだから。
要するに充電する際に発生する熱を利用して10分チャージできるようにしたってこと。
しかもコバルトを使用していないので安価になったと。 80リッタータンクの車で高速は800kmくらい走るんだが
エアコン付けて800km走れて3分で満タン可能なら買う >>1
リン酸鉄は電圧が低くてエネルギー密度では負ける 車にこんな大電流流したら、未来にタイムスリップ刷るわ >>63
どう計算してるか知らないけど、そもそもEVは内燃機関より燃料からのエネルギーの変換効率悪いんだよ。
それに追加して加熱する電力使ったら内燃機関に勝てるわけないでしょ。 今古い,iphoneのバッテリーの問題なのか…悩まされていてね。
朝100％充電で、マイナス気温の屋外で数十分除雪すると
リチュームイオンバッテリーが数パーセントまで低下して電源が自動で切れる。
屋内で充電すると普通に充電されるが、
屋外に出て後グラフのバッテリー残量が垂直に低下して数パーセントを示す。
北国でバッテリー駆動のみの車って信じられないんだよなァ・・・。
出先で何度JAF呼ばねばならなくなるか判ったにbbでないし、
スマホのバッテリーよろしく数年に一度バッテリー交換するなら
酷く不経済なものになる。
タクシー呼んだ方が安心して仕事をこなせると言っても過言でない未来像しか
想像できないわ。 >>69
内燃機関には勝てないよ、ソコは議論してないよね
従来バッテリーとの比較でしょ >>60
低温では、リチウムイオンがスムーズに陽極へ挿入されず、陽極表面にいびつに堆積しリチウムスパイクを発生させる
これによりバッテリーは容量を減らし、さらに短時間に大きな電圧がかかる危険な状態を引き起こしていた
↓
今回の研究チームは、バッテリーが60℃まで加熱されると、このリチウムスパイクが形成されず、バッテリーの熱劣化も発生しないことを発見
↓
そこでチームは、充電時のバッテリーにニッケル箔を使った3番目の端子を作成し、最初は電子がニッケル箔に流れ込み、
抵抗加熱によって急速にバッテリー内部が温められる仕組みを作成し
↓
バッテリー内部が60℃まで温まると、温度センサーがスイッチを切り替えて通常の充電が開始。
↓
ただ、バッテリーを60℃まで加熱することは、バッテリー研究の分野では危険なことだと考えられていた
↓
研究チームはこの問題を、車に組み込まれたラジエーターを使って急速に冷却するシステムを組み込むことで解決
これによってバッテリーを短時間で60℃まで加熱させ、急速な充電・放電を行うことに成功 >>31
というか寒冷地だと電池の中が凍ってるから
ヒーター効果出そうとしても温まる前に電圧が落ちてしまうやろな >>3
今でももうポータブル充電器売ってるんだから
10年後目安にしてりゃそれ相応の値段で出回ってんじゃねえの？
雪で立ち往生するような僻地に住んでるリスクとして数個積み込んどきゃいいじゃん 冬場の暖房、夏場の冷房
ガンガン使ってもフル充電で300kmは
走れるばってりーも頼む 戦闘機の空中給油みたいに、充電用の専用車をあちこちに走らせて
充電ボタン押すと自動で距離を計って充電プラグを繋げて、充電完了まで自動で走るみたいなことはできんか >>69
内燃機関のエネルギー効率は最高厨はよくガソリン精製のコストを無視して、電気だけ精製コストを語るよね
ガソリンは精製コストまで含めるとソコまで効率のいいエネルギー媒体じゃないよ
最高は石炭なんだなこれが、んで電気作ってる燃料が石炭なんだわ バッテリー300kg、比熱0.9、温度差50度として、必要エネルギーは5500万ジュール、15kWhぐらいかな
計算があってるのかは知らん。詳しい人いたら教えてくれ 走りながら充電すればいいのに
遥か昔から言われてるよね 俺の借りてる建築不正で修繕中のレオパレスアパートの駐車場には
いつ頃EV充電器が設置されるの？
もちろんすべての駐車区画にひとつずつ充電器が設置されるはずだよね？ >>1
生まれたてだし始めのうちは爆破事故は少なからずありそうだな。 >>81
セラミック リチウム 二次電池
あたりでググれば、この分野でちゃんと製品化まで漕ぎつけてるよ
まだ大容量化の課題はあるけども 1kWhで7km走るとして、400km走るには60kWh必要
それを10分で充電するとなると、充電器は360kWhの大出力が必要w >>19
雪国では役に立たんな
暖房かけたらあっという間になくなって充電したらバッテリー劣化 エンジン性能関係ないしオシャレなワーゲンなどが150万円で買えるからそちらに流れるだろうな
トヨタの超小型もいいが100台しかうらないとかディーラーで買えるとはかぎらないとか見れば見るほどやる気ないアピールしている そりゃ、ガソリン給油に10分もかからんからな
最終的には1〜2分で終わるようにせんとアカンやろ もう、みんな知ってる電池のしょぼさ、リチウム電池はEVででかくなっても
そのしょぼさは変わらない
新品スマホかっても使いだしてから劣化はすぐに始まる
1か月半年で駆動時間が1割以上すくなくなる
1年で2割減、1年半で4割減、2年で半分、2年半で1日もたなくなり
高い金だして交換頼む
おい！電池屋やメーカーへのお布施いくらかかるんだよ？
これからはEVだー？？？？寝言は死んでから家！！！！！！！！！！！！！！！ ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
