car_denki (5)
1: 2021/01/19(火) 23:09:19.86
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

40: 2021/01/19(火) 23:37:42.80
>>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?

45: 2021/01/19(火) 23:42:54.86
>>40
バッテリー発熱を押さえるために一応あるやん

52: 2021/01/19(火) 23:45:12.32
>>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

49: 2021/01/19(火) 23:44:28.32
>>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?

67: 2021/01/19(火) 23:53:55.72
>>1
リン酸鉄は電圧が低くてエネルギー密度では負ける

89: 2021/01/20(水) 00:09:35.90
>>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。

133: 2021/01/20(水) 01:38:55.93
>>1
地球温暖化しそうな温度ですねw

184: 2021/01/20(水) 05:37:22.84
>>1
テスラが正しかったな
バッテリー温調システム搭載済み

196: 2021/01/20(水) 06:24:03.17
>>184
それ常時、電気コタツ並みに電気を喰うんだがw

197: 2021/01/20(水) 06:30:38.61
>>196
何でや

199: 2021/01/20(水) 06:40:37.96
>>197
管理するバッテリーの大きさが大きいから、テスラの場合ほぼシャーシ全体と言っていいぐらい。
あと構造的に放熱・冷却するようにシャーシが作られているので、保温加熱には余計電気を食う。

201: 2021/01/20(水) 06:48:42.44
>>199
タイマーあるぞ
なんで四六時中温調する必要あんねん

203: 2021/01/20(水) 06:57:44.48
>>201
>なんで四六時中温調する必要あんねん

劣化を抑えて性能を一定に保つ為だが?

206: 2021/01/20(水) 07:04:10.33
>>203
それで電気コタツとかバカかw
そんな電力必要なわけないし
保管温度はマイナス20℃以上だぞ
使わないならほっとけばいい

209: 2021/01/20(水) 07:17:51.08
>>206
まさか、マイナス20C°まで放っておけば良いとか思ってないよね?

200: 2021/01/20(水) 06:48:12.25
そもそも>>1って事も無げに言ってるけど、かなりシビアな温度管理を要求している。
これを自動車の使用環境及び自動車サイズで実現するのはかなり厄介やで。

204: 2021/01/20(水) 07:00:00.26
>>200
いや60℃以上で60℃ちゃうぞ
サーミスタで温度見て60℃に到達したら充電開始すりゃ
良いだけのこと
ターゲット制御みたいな面倒なことは不要

207: 2021/01/20(水) 07:05:33.70
>>204
簡単に60C°とか言うが、ほぼシャーシ全体と同様のサイズを60C°まで上げるのは大変だぞ。
しかも充電中はバッテリー自体が放熱するので、今度は冷却して一定に保たなけれはならない。

216: 2021/01/20(水) 07:25:35.44
>>207
セル内部に発熱体と温度測定素子って
>>1に書いてあるんやん
60℃到達検知したら充電開始って
シャーシ全体とか何おかしな妄想語っとんねんw
個々に発熱体組み込んでるんだからすぐやろ
そうじゃないと出来んわ

220: 2021/01/20(水) 07:29:03.41
>>216
セルは何千個とあるんやで。
それを管理するのがどれだけ大変か判ってんの?

221: 2021/01/20(水) 07:30:30.75
>>220
無知すぎてワロタw

225: 2021/01/20(水) 07:36:43.10
>>221
もう一つ言っておこうか?
50KWのバッテリーを10分で充電するにはどれだけ必要か知ってるか?
最低300KWの電力が必要なんやで。
ちょっとした工場並みの電力が必要。
充電ケーブルも太くなるので、成人男性でも持ち上げるのが大変になる。

235: 2021/01/20(水) 07:52:51.02
>>225
660v450Aとしても200sqくらいかなw
うん無理w

5: 2021/01/19(火) 23:13:04.29
爆発の予感

219: 2021/01/20(水) 07:28:51.46
>>5
いやー全くもって同意見

10: 2021/01/19(火) 23:15:01.13
その急速充電するための電力はどうするのかね?

371: 2021/01/21(木) 12:15:20.07
>>10
灯油で温めれば良い。
ガソリンより安いし。

12: 2021/01/19(火) 23:16:37.84
>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

451: 2021/01/22(金) 03:36:29.59
>>12
これ温度がそれ以外の場合も、劣化するだろう
半年も使えないのでは?

20: 2021/01/19(火) 23:21:41.34
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?

30: 2021/01/19(火) 23:29:44.08
>>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?

226: 2021/01/20(水) 07:38:01.48
>>30

元々外気が冷たい時に充電すると劣化する、から始まってるんだから周囲は冷たいし、ラジエーター強制的に動かす電力はあるわけだから60度に上げた後40度ぐらいまで冷ませば後は走ってりゃ冷えるってことだろ

230: 2021/01/20(水) 07:41:35.47
>>226
走ってるとバッテリー自体も放電による発熱があるので、暫くは自然には下がらない。

26: 2021/01/19(火) 23:27:04.06
これGAFAのどっかが絶対資金援助してるよね

29: 2021/01/19(火) 23:29:04.11
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

31: 2021/01/19(火) 23:29:56.39
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?

75: 2021/01/19(火) 23:56:13.33
>>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

32: 2021/01/19(火) 23:30:13.87
これすごいんじゃね?

35: 2021/01/19(火) 23:31:14.20
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。

38: 2021/01/19(火) 23:33:57.01
>>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

236: 2021/01/20(水) 07:56:04.88
>>38
リチウムが燃えるわけではないんだがw
電解質の可燃性溶剤が燃える

127: 2021/01/20(水) 01:29:04.37
>>35
つうか、事故った時に感電しないのかな?

43: 2021/01/19(火) 23:42:17.46
スマホも60度まで温めてから充電しろということか

47: 2021/01/19(火) 23:43:41.09
>>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

56: 2021/01/19(火) 23:47:07.01
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

58: 2021/01/19(火) 23:47:46.14
>>56
EVに基本は使ってない夜間の充電

62: 2021/01/19(火) 23:50:55.79
>>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

66: 2021/01/19(火) 23:53:44.95
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

415: 2021/01/21(木) 23:19:30.50
>>66
(ヾノ・∀・`)ムリムリ

93: 2021/01/20(水) 00:16:23.19
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

101: 2021/01/20(水) 00:31:51.20
>>93
360kwhは出力ではないけどな
一応EUでは350kwの出力の充電器を普及させつつあるらしい 電気不足の日本には付けるの無理だな

120: 2021/01/20(水) 01:07:18.03
>>93 60Kwhって事は27円だと1620円?

130円のガソリンでリッター28km走って14.28Lで1857円

お得感ないし、ガソリンに地方道路税が入ってなくて80円だと1142円なので
エネルギー効率的にも損した気分。

122: 2021/01/20(水) 01:15:24.21
>>120
電気自動車は火力発電で運用したら、ガソリン車より環境に悪いからな エネルギーコストにも現れてる 急速充電器だからこっから利用料も取られるし 将来体には課税もされるし いいことなし

210: 2021/01/20(水) 07:19:26.47
>>120
太陽光は1kwh10円切ってる
海外では5円切ってる

108: 2021/01/20(水) 00:36:50.52
電池の寿命早くなりそうだな

112: 2021/01/20(水) 00:42:05.20
バッテリー寿命短くなっても、
電極が安価なせいでコスト下がってるから良いじゃん
そもそも、今までより急速充電出来るのが利点なんだろ?
イヤなら、ちんたら充電する昔のタイプ使い続ければ良いだけだろうが。

117: 2021/01/20(水) 00:45:42.23
中国が喜びそう
交換方式だから関係ないかな

124: 2021/01/20(水) 01:27:29.91
もう何億回も言われてるだろうけど所要時間を追求するならバッテリーユニット丸ごと交換が一番早いんだよな。

128: 2021/01/20(水) 01:31:21.72
>>124
400kgのバッテリー交換するくらいなら、スタンドで充電済の車両に乗り換えた方が良くね?

591: 2021/01/22(金) 18:58:19.57
>>124
もう何度も言われてるし実験も失敗してきてるんだが
交換式は、コストが高くなるんだよ

126: 2021/01/20(水) 01:28:51.40
320万㎞使えるバッテリーかw 異常に長寿命だな。一生涯同じバッテリーでEVを走らせることができそうw

130: 2021/01/20(水) 01:34:23.22
バッテリーの分割方式は考えたが40キロのバッテリーを10個降ろして、10個積むのは罰ゲーw

セルフで如何ぞw

132: 2021/01/20(水) 01:36:26.72
>>130
当分ハイブリッドから抜け出せそうにないなw
ウチはマンションで車はタワーパーキングだからプラグインも出来ないし

141: 2021/01/20(水) 01:53:20.65
これが本当なら思っているより進んでいるな
これは今すぐ使える物ではないが10年たてば実用に耐えうる物ができているかもね

148: 2021/01/20(水) 02:34:27.38
バッテリーが燃えて家が全焼しますね

149: 2021/01/20(水) 02:36:43.60
EVはシンプルが売りだったのに、これが実用化されたとしても、結構、仕組みが複雑に
なりませんか

155: 2021/01/20(水) 03:01:35.40
求めるレベルがガソリンと同様にってとこだから厳しくなる

157: 2021/01/20(水) 03:07:17.28
あと思ったけど300キロの重量物とかもげる程クラッシュした時とか正面衝突して後ろから客室を潰す形でめり込んで来た時とか怖いな、
エンジンだってミッションとハイブリットと合わせて100キロ前後かなあ知らんけど。

174: 2021/01/20(水) 05:05:19.04
台湾の電動バイクみたいに
行く先で交換が案外いいんじゃないか

176: 2021/01/20(水) 05:08:17.36
>>174
カセット式かな
規格化が必須だろうけど

177: 2021/01/20(水) 05:14:33.04
電池を60度まで熱して冷却が無駄だな。
ハイブリッド車で、リチウム電池を2系統用意して、
交互に燃焼エンジンの発熱で電池熱して、自然冷却を
繰り返して、使用の方が効率良さそう。

引用元 : 【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★]