電気自動車のバッテリーは何でできていますか?
最先端のバッテリーは、持続可能なモビリティへの移行において非常に重要な役割を果たしています。特に、電気自動車（EV）は私たちの移動方法を大きく変えています。
しかし、多くのユーザーはその背後にある技術や材料特性を完全には理解していません。
さまざまな種類のEVバッテリー
現在のEVで使用されている最も一般的なリチウムイオン電池 の化学的性質は、ニッケルマンガンコバルト(NMC)とリン酸鉄リチウム(LFP)です。
NMCケミストリーは最高のエネルギー密度(充電あたりの航続距離)を提供しますが、コバルトの使用による高額な値札と環境への懸念が伴います。LFPは安価で安全ですが、エネルギー密度は低くなります。
研究開発では、多くの化学物質が低コストでより高いエネルギー密度を目標とし、有毒で高価な元素の使用を排除しています。
リチウム硫黄電池、Na / Kイオン電池、および全固体電池(固体電解質を含む)は、現在使用されている化学物質の新たな代替手段の一部です。
リチウムイオン電池には何が含まれている?
EVリチウムイオン電池には、以下の主要な部品が含まれています。
- カソード（NMCまたはLFP）
- アノード（グラファイトまたはシリコン）
- セパレーター（PVDFポリマー）
- 電解質
カソードとアノードは、それぞれアルミニウム（Al）と銅（Cu）の集電体にコーティングされています。
例えば、NMCバッテリーの場合、主な金属は以下の通りです。
- リチウム（Li）
- マンガン（Mn）
- コバルト（Co）
- ニッケル（Ni）
- グラファイト
- アルミニウム（Al）
- 銅（Cu）
具体例として、テスラモデル3（75kW-Hrバッテリー）では、以下の材料が使用されています。
- 12kgのリチウム（Li）
- 50kgのニッケル（Ni）
- 4.5kgのコバルト（Co）
- 4kgのマンガン（Mn）
- 70kgのグラファイト
- 20kgのアルミニウムホイル（Al）
- 25kgの銅ホイル（Cu）
さらに、各セルにはスチール製のケーシングがあり、バッテリーパック全体にもアルミニウムとスチール製のケーシングがあります。
EVバッテリーコンポーネントの持続可能なソリューション
リチウムイオン電池の製造は、Li、Ni、Coの埋蔵量が限られているため、材料の供給課題に直面しています。また、これらの鉱物の採掘には環境への懸念があります。
バッテリー製造における持続可能性は、以下の3つのアプローチで達成できます。
- 廃棄物管理：生産プロセスを最適化することで、廃棄物の量を減らします。通常、廃棄物は5%から20%の範囲ですが、インダストリー4.0ベースのソリューションを使えば5%未満に抑えることができます。
- バッテリーのリサイクル：使用済みバッテリーをリサイクルすることで、有毒な材料が埋め立て地に運ばれるのを防ぎます。また、リサイクルされた材料は新しいバッテリーの製造に再利用できます。
- 新しい化学物質の開発：コバルト（Co）のような有毒で高価な材料を排除し、より豊富で安全な材料を使用します。これにより、同じ量の材料でより長い航続距離を提供できるバッテリーが作られます。
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