ポルシェの今後のバッテリー技術がEVにどのような変革をもたらすのか

全固体電池が生産されるまでにはまだ長い道のりがあるが、ポルシェはリチウムベースの電池の改良を続けるつもりだ。

ポルシェの電動化への取り組みは好評を博している。 タイカンは、特に運転体験の点で購入できる最高の電気自動車の 1 つです。 同時に、ポルシェが e-tron GT 用にアウディにも提供した J1 プラットフォームは、800 ボルトのアーキテクチャを介して充電しながら、まともな (ただしクラストップではない) 航続距離を提供するという点で非常に優れています。 ポルシェのEV製造への初の試みは大成功したと言っても過言ではない。 EV に楽しくてダイナミックなイメージを与えた車両の 1 つであり、今後数年でポルシェの電動化への取り組みがさらに素晴らしいものになることが期待できます。

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ガソリンスタンドの数は依然として充電スタンドよりも多く、したがって互いに離れているため、航続距離の不安は非常に現実的な現象です。 ポルシェがCellforce GroupおよびGroup14 Technologiesと提携してリチウムイオンバッテリーをさらに改良するとみているため、この状況は今後数年で変わるだろう。 リチウムイオン電池は複数のコンポーネントからなるシステムです。つまり、これらのバッテリーは今日の走行距離、充電、安全性の要件をほぼ満たすことができますが、他の成分の一部を変更するだけで大​​幅な性能の向上が見られることを意味します。

たとえば、アノードは現在グラファイトで作られていますが、別の代替品としてシリコンが研究されています。 シリコンを使用することで、リチウムイオン電池の総容量が増加します。 実際、ポルシェ エンジニアリングのバッテリーセル スペシャリスト エンジニアであるステファニー エーデルベルグ博士は次のように述べています。「シリコンは、重量の点でリチウムに次いで 2 番目に高い貯蔵容量を示し、非常に高いエネルギー密度のセルを実現できるため、特に興味深いです。」さらに、それは地殻で2番目に多い元素です。」

では、負極にシリコンを使用することがそれほど有益であるなら、なぜまだ電池に実装されていないのでしょうか? 問題は、シリコンがリチウムを吸収するときにあり、これにより粒子サイズが 300 パーセント増加する可能性があります。 これにより、材料と電極に機械的ストレスが発生し、バッテリーの耐用年数が短くなります。 したがって、ここでの主な目標は、アノードに最大 80% を目標に高い割合でシリコンを使用することであり、これが Cellforce Group が現在ポルシェと取り組んでいることです。

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アノードのシリコンとは別に、バッテリーのパッケージングの改善に貢献しているもう 1 つの技術は、「セル・トゥ・パック」技術と呼ばれるものです。 ヘルムホルツ研究所ウルム研究所 (HIU) の所長であり、カールスルーエ工科大学 (KIT) のエネルギー貯蔵システム研究ユニットの責任者であるマクシミリアン・フィヒトナー教授によると、セルはバッテリーパック自体に直接組み込まれているため、「小さなバッテリー」が不要になります。現在のバッテリーのスケール部品。」 従来、チョコレートバーサイズのセルは個別に接続されていましたが、セルツーパック方式を使用すると、最大 1.20 メートル (3.94 フィート) の長さのセルが密に梱包されるため、より多くの保管とより優れた冷却が可能になります。より小さい、またはより高密度のパッケージ。 シリコン陽極からバッテリーセルの高密度パッケージングまで、これらすべての中期的な革新の結果、将来のポルシェの航続距離は 1,300 km (807.78 マイル)、または航続距離は 30 ～ 50 km 増加することが期待できるとフィクトナー氏は述べています。パーセント。

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EV購入者にとって航続距離が長いことは大きなメリットだが、ガソリンを満タンにするのと同じくらい早く充電できるのもメリットだ。 Cellforce Group の最高執行責任者である Markus Gräf 氏は、シリコンをアノードとして使用することで、15 分以内に 10 パーセントから 80 パーセントまで充電を高速化できるのに対し、現在の Taycan の 800 ボルト アーキテクチャは 22.5 分で同じ偉業を達成できると述べています。 さらに、カソードにニッケルの割合を増やすと、より高い充電容量が可能になります。 しかし、充電器が対応できない場合、大量の電力を受け入れることができるバッテリーを持っていることに何の意味がありますか? ポルシェの将来の EV アーキテクチャは、タイカンのすでに高速な 270 kW DC に対して、500 kW 以上の DC 急速充電に対応できるようになります。 充電器がそのような電力を処理するには、500 kW の電力すべてを効率的かつ継続的にバッテリーに供給できるように、将来的には充電ステーションに積極的な冷却が必要になるでしょう。

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当然のことながら、他のすべての EV メーカーと同様に、ポルシェは全固体電池をエネルギー貯蔵の聖杯と考えています。 全固体電池技術に関するポルシェの目標は他の企業と同様であり、今日のリチウムイオン電池よりも安全でエネルギー密度を高めながら、よりコンパクトにすることです。 全固体電池は液体電解質溶液を使用しません。 代わりに、固体の支持電解質を使用しています。これが、より安全な電池技術として期待される主な理由です。 「固体電池の計画では、従来のセパレーターが固体電解質の薄い層に完全に置き換えられることになります」とエーデルバーグ氏は説明する。 「固体電解質は、電解質とセパレーターの両方を 1 つで兼ね備えています。」

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誰も驚くべきことではありませんが、全固体電池の開発はまだ量産段階には程遠いのですが、数年後にはポルシェの EV に何が期待できるでしょうか? リチウムシリコン電池の使用により航続距離の延長と充電時間の短縮が期待できることは印象的であり、この技術は研究開発段階が最終目標に近づいています。

実際には、EV 技術は一般的にまだ初期段階にあります。 今日のリチウムイオン電池技術により、充電と航続距離の点で進歩を遂げてきましたが、革新の余地はまだ豊富にあります。 ポルシェとは別に、BMW もソリッド・パワーと協力して全固体電池の開発に熱心に取り組んでいます。 実際、20 Ah のセルは初期テストのためにすでに BMW に納品されており、これによりこの技術は量産に一歩近づきました。 参考までに、Solid Power はシリコン EV セル、リチウム金属 EV セル、変換反応セルの 3 種類の固体電池を開発しています。 どの企業がバッテリー技術競争に勝つかは、自動車業界全体の勝利となります。 バッテリー技術の大きな進歩は、すでに技術のピークに近づいている内燃機関（ICE）の真の代替品としてEVを実現することに一歩近づいたことを意味します。

Isaac Atienza は、2021 年に TopSpeed.com に入社したフィリピンの自動車ジャーナリストです。彼はまた、Go Flat Out PH というフィリピンの自動車ウェブサイトを所有しており、マニラ タイムズという地元紙の寄稿者でもあります。 アイザック・アティエンザは自動車愛好家で、特にワゴンが最高の乗り物だと考えていますが、スポーツカーや 3 つのペダルが付いているものなら何でも彼の空想をくすぐります。