世界的な特許データに基づいて技術的ブレークスルーを予測する新しい人工知能（AI）分析プラットフォームによると、グラフェンは2030年代半ばまでに電気自動車（EV）バッテリー市場に破壊的影響を及ぼしそうだという。
交通システムの電化への移行が世界的に加速する中、コスト、エネルギー密度、安全性、環境の持続可能性の理想的なバランスを提供する完璧なEVバッテリーの探求がこれまで以上に重要になっています。市場の支配をめぐって、約 12 種類の電池の化学的性質が競い合っています。どちらが勝利するかは、まさに数兆ドル規模の問題だ。 AI分析プラットフォームであるFocusの新しい調査によると、少なくとも短期的には、従来のリチウムベースの電池が市場での支配力を維持する可能性が高く、ナトリウムベースの電池は特定の用途に安価で環境に優しい代替品を提供するという。は、世界的な特許データに基づいて技術の進歩を予測します。しかし、いつか市場を真に破壊する可能性があるのは、新たに登場したグラフェン電池とデュアルイオン電池です。
この研究は、グラフェンの生産価格が急激に下落する中、特にグラフェン電池が2030年代初頭から半ばに登場し、EVの王冠をめぐってリチウム電池に対抗するだろうと示唆している。この開発は、EVの性能を大幅に向上させるだけでなく、エネルギー効率と二酸化炭素削減目標にも恩恵をもたらすことが期待されています。 「注目すべきバッテリー技術があるとすれば、それはグラフェンです」と、Focus の CEO 兼共同創設者である Jard van Ingen 氏は言います。
若いふりをする者たち
Focus は EV バッテリー化学の現状を分析し、今後数年でどのバッテリーが主流になるかを予測します。マサチューセッツ工科大学の研究にインスピレーションを得たアプローチを使用し、Focus プラットフォームは 3 種類の AI を使用して、大量の世界特許データをリアルタイムで処理します。 大規模な言語モデルは、技術調査、スコアリング、比較のために世界特許データ アーカイブを継続的に調査します。 ;ベクトル検索は、世界的なイノベーションとテクノロジーの状況に関するリアルタイムの情報を提供します。多変量回帰は、データと現実世界の結果の間の関係を特定することにより、予測分析を提供します。 Focus は、バッテリー技術の成熟度に関する「テクノロジー準備レベル」と、さまざまなバッテリー化学の年間 1 ドルあたりの性能の向上を測定する「技術改善率」を計算しています。
「本質的に、EV にとって重要なのは、エネルギー密度、安全性、コスト、持続可能性の間でスイート スポットを見つけることです」と、Focus の運営責任者、Kacper Gorski 氏は述べています。 「これらの化学反応はそれぞれ、独自の何かをもたらし、その開発は電動モビリティの未来を形作ることになります。しかし、重要な問題は、どれが実際に急速に進歩しており、どれが過剰に宣伝されているかということです。」
Focus は、すべてのリチウムベースのバッテリー技術が同様の速度で進歩していることを発見しました。現在の主要な化学物質であるリチウム-ニッケル-マンガン-コバルトとリチウム-鉄-リン酸塩は、それぞれ前年比 (YoY) で 30% と 36% の割合で改善しています。リチウム硫黄電池は前年比 30%、シリコン負極は 32% で改善しています。これは、この電池が市場を破壊する可能性は低いことを意味します。真に破壊的な技術は、競合他社よりも大幅かつ一貫して高い改善速度を持っています。同様に、全固体リチウム電池の可能性については多くのことが書かれているが、フォーカスはこの技術が前年比 31% の割合でしか進歩していないこと、つまり、この技術も既存の電池を破壊する可能性は低いことを発見した。
同様に宣伝されたナトリウム電池にも同様のことが当てはまり、改善率は 33% であり、リン酸鉄リチウム電池の測定誤差の範囲内に収まっています。ヴァン・インゲン氏は、ナトリウム電池のエネルギー密度は比較的控えめで、車両の重量をあまり増やさずにEVに提供できる走行距離が制限されると説明する。ただし、重量が制限要因ではない据え置き保管には意味があります。 「つまり、送電網の需要を満たす比較的安価な電池だけが必要な場合、ナトリウム電池は非常に理にかなっています」と彼は言います。 「それらは、短距離用に設計されたローエンドのEV、つまり非常に安価で大量生産される車両にも使用できる可能性があります。これは比較的急速に進歩しているテクノロジーですが、市場を完全に破壊するものではありません。」
最も興奮を引き起こしているのは、より初期のバッテリー化学の一部です。マグネシウム硫黄電池は前年比 24.4%、マグネシウムイオン電池は 26%、ナノワイヤ電池は 35%、カリウムイオン電池は 36% の割合で改善しています。しかし、これらはすべて、前年比 48.8% という驚異的な向上率を誇るグラフェン バッテリーや、前年比 48.5% の向上率を誇るデュアル イオン バッテリーと比較すると見劣りします。 「グラフェンとデュアルイオン電池の改善速度は他の電池化学反応よりも大幅かつ一貫して高いため、これらは破壊的であると考えられます」とヴァン・インゲン氏は言う。
しかし、2 つの化学の直接対決では、研究がより発展し、元素がより普及しているため、フォーカスはグラフェン電池の方がより高い可能性を秘めていると信じています。この技術はEVの性能を大幅に向上させ、高いエネルギー密度、サイクル寿命（性能が低下するまでにバッテリーが完了できる充放電サイクル数）の延長、急速充電を約束します。現時点での主な欠点は、グラフェン製造の目が覚めるほど高価なため、法外なコストがかかることです。
「グラフェンは、あらゆる炭素源から得られる非常に基本的な素材です」とヴァン インゲン氏は言います。 「基礎材料は本当に豊富で、あちこちにありますが、それをグラフェンに変える方法には限界があります。現在の生産方法はコストが高すぎます。」
グラフェン電池、真の破壊者
グラフェン電池がEV市場を破壊するには、グラフェンの生産コストを大幅に引き下げる必要がある。グラフェンは現在、200,000 トンあたり約 200 万ドル、つまり XNUMX キログラム (kg) あたり XNUMX ドルで生産されています。メーカーがバッテリーにグラフェンを使用し始める前に、どの程度安価に生産する必要があるかを予測するのは難しいが、フォーカスはグラフェンがリチウムと同等になるとそれが起こると考えている。
現在、炭酸リチウムの生産コストは16kgあたり約30ドルだが、アナリストは11年にはさらに2024％下落して36.5kgあたり200ドルになる可能性があると考えている。フォーカスの予測手法では、グラフェン生産の改善速度は前年比11％と推定されている。したがって、現在の価格を 2031 ドル/kg、目標価格を XNUMX ドル/kg と仮定すると、グラフェンの生産は XNUMX 年頃までにこの材料が電池化学に使用されるほど十分に安くなると予測しています。
Focus によると、現在約 300 の組織がグラフェン電池技術に取り組んでいます。フォーカス社は、グラフェンで電池市場を破壊するのに最適な位置にあるトップXNUMX企業の中で、グローバル・グラフェン・グループをリーダーとしてランク付けしています。同社の子会社であるHoneycomb Battery Companyは最近、主にEV用の先進的なバッテリー技術に焦点を当て、Honeycombの製造および研究能力を強化することを目的としたNubia Brand Internationalとの画期的な統合契約を発表した。
同様に、トップ2023に入っている唯一の新興企業であるStoreDotは、100年に目覚ましい進歩を遂げた。同社は5年に「2024in100」バッテリーセルの量産を予定している。これらのセルは、少なくとも2024マイルの航続距離を提供するように設計されている。わずか 15 分の充電で。 StoreDot は、Volvo Cars (Geely)、VinFast、Flex|N|Gate などと戦略的協定を結んでいます。 1,000年初めにはボルボカーズのポールスターと協力し、世界初のXNUMX分間のEV充電デモを実施した。そのバッテリーの品質は世界の大手メーカーXNUMX社によるテスト後に検証されており、連続XNUMX回の「超高速充電」サイクル後でも劣化がないことが示されています。
一方、東レ工業は、Focus によって最も高速に反復する (最も短いサイクル タイム) 企業として認識されています。同社はグラフェン電池の研究で大きな進歩を遂げ、特に電池や配線材料などの用途に有益な、優れた流動性と電気伝導性および熱伝導性を備えた極薄グラフェン分散溶液を開発しました。このようにして東レは、安価な黒鉛材料から非常に薄くて高品質なグラフェンを作り出すことができます。東レの主張によれば、この技術により、導電剤として使用される従来のカーボン ナノチューブよりも電池寿命が 50% 向上します。
「将来を見据えると、グラフェン電池の現在の最大のボトルネックは、それを実際に大規模に実行できる製造方法を見つけることです」とヴァン・インゲン氏は結論づけています。フォーカスによれば、この分野は依然として研究が大半を占めているが、これにより今後 10 年以内に現実の世界に飛び出すだろうという。
ソースから ただ自動
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