ナトリウムイオン電池：リチウムを置き換えることができるか？

より持続可能で費用対効果の高い電池技術を求める世界的な動きにより、ナトリウムイオン（Naイオン）電池への関心が高まっています。豊富な原材料と特定の用途における有望な性能を備えたナトリウム電池は、近い将来、リチウムイオン電池を補完、あるいは部分的に置き換える可能性を秘めています。

なぜナトリウムイオン電池なのか?

リチウムイオン電池は現在市場を席巻していますが、リチウム、コバルト、ニッケルといった希少で高価な材料に依存しています。一方、ナトリウムははるかに豊富で安価です。この豊富さから、ナトリウムイオン電池は、定置型蓄電池やエントリーレベルの電気自動車（EV）といった大規模用途において特に魅力的です。

最近の動向

2023年、中国の大手バッテリーメーカー キャトル 紹介された ナクストラは、同社のナトリウムイオン電池ブランドです。この電池は室温でわずか15分で80%まで充電でき、低温環境でも優れた性能を維持します。HiNa BatteryやFarasis Energyといった他の企業も、ナトリウムイオン技術の開発に積極的に取り組んでいます。

ナトリウムとリチウム：主な違い

特徴	ナトリウムイオン	リチウムイオン
原材料の入手可能性	豊富で低コスト	希少で高価
エネルギー密度	低い（約140 Wh/kg）	より高い（約250 Wh/kg）
料金	~30%安い	リチウム、コバルトによる増加
低温性能	パフォーマンスの向上	著しく劣化する可能性がある
市販されている	新興、限定的使用	広く採用されている

ナトリウムイオン電池を製造する企業

革新的な電池企業やメーカーが、ナトリウムイオン電池技術に多額の投資を行っています。開発と商業化をリードする注目すべき企業をいくつかご紹介します。

• CATL（コンテンポラリー・アンペレックス・テクノロジー株式会社） – 中国のバッテリー大手は、 ナクストラ EVおよびエネルギー貯蔵市場をターゲットとしたナトリウムイオン電池。まもなく量産開始予定。
• HiNaバッテリー – 中国に拠点を置くナトリウムイオン電池技術のパイオニアであり、二輪車、電気バス、蓄電システムなどの商用アプリケーションに重点を置いています。
• ファラディオン – リライアンス インダストリーズが買収した英国に拠点を置く企業。非水性ナトリウムイオン化学に特化し、定置および輸送部門をターゲットとしています。
• アルトリス – 持続可能性とグリッドストレージ向けに設計された、鉄とマンガンを使用した革新的なナトリウムイオン電池を開発しているスウェーデンのスタートアップ企業。
• ティアマト – 急速充電アプリケーションや産業用ツールに特に適した高出力ナトリウムイオンセルに注力しているフランス企業。

ナトリウムイオン電池の産業化のタイムライン

ナトリウムイオン電池 特にエネルギー貯蔵システムにおいては有望性を示していますが、大規模導入への道には依然として技術的および製造上のハードルが存在します。

パフォーマンスとサイクル寿命

主な課題の一つは、 サイクル寿命現在のナトリウムイオン電池は、最大 5,000回の充放電サイクルこれは印象的ですが、商業的にはまだ遅れています リン酸鉄リチウム（LiFePO₄） 一般的に達成される電池 8,000～10,000サイクルナトリウムイオン電池が長期エネルギー貯蔵において主要な役割を果たすためには、耐久性と信頼性のさらなる最適化が不可欠です。

産業チェーンの互換性

良い面としては、 ナトリウムイオン電池の製造プロセス 既存のリチウムイオン電池インフラとほぼ互換性があります。電極コーティング、セル組立、フォーメーションなど、ほとんどの設備と製造工程は最小限の変更で再利用できます。この互換性により、比較的迅速な容量拡張が可能になります。

しかし、 陽極、陰極、セパレーター、電解質、集電体 異なる化学構造に基づいているため、ナトリウムイオン系向けに再設計する必要がある。そのため、 新しい上流材料サプライチェーン成熟するまでに時間がかかる可能性があります。

大量生産とコスト競争力

他の新興技術と同様に、ナトリウムイオン電池も初期段階の生産におけるボトルネックを克服する必要がある。 ナトリウム より豊富で安価である リチウム総コストが大幅に下がるのは 量産 安定し、 サプライチェーン 完全に確立されるまでは、リチウムベースの電池は多くの用途において価格性能比で優位に立つ可能性がある。

ナトリウムイオン電池の潜在的応用

ナトリウムイオン電池は、その費用対効果の高さと強化された安全機能により、リチウムイオン電池が適さない様々な用途において大きな可能性を秘めています。エネルギー密度が低いため、高性能電気自動車への適用は制限されますが、大規模エネルギー貯蔵システム、バックアップ電源、中速電気自動車などの分野では優れた性能を発揮します。

特に有望な分野の一つは無停電電源システムであり、信頼性と安全性に優れたバッテリーバックアップが不可欠です。ナトリウムイオン電池は、経済的でより安全な代替品として役立つ可能性があります。 無停電電源装置バッテリー アプリケーションは、リチウム電池の熱暴走に伴うリスクなしに、繊細な電子機器やデータセンターを停電から保護するのに役立ちます。

その他の用途には、再生可能エネルギーの貯蔵、グリッドの安定化、高エネルギー密度よりもコストと安全性が優先されるオフグリッド電力ソリューションでの使用などがあります。

アプリケーションと展望

ナトリウムイオン電池はエネルギー密度が低いため、あらゆる分野でリチウムイオン電池に取って代わる可能性は低いでしょう。しかし、エネルギー貯蔵システム、電動自転車、電動二輪車・三輪車、そして低価格EVなどにおいては、手頃な価格で持続可能な選択肢となります。生産規模が拡大し、技術が成熟するにつれて、ナトリウムイオン電池は多様化するエネルギー貯蔵市場において重要な役割を果たすようになるでしょう。