エネルギー貯蔵の革命：電気自動車時代における全固体電池の台頭
リチウムイオン電池市販のリチウムイオン電池は、主に正極、負極セパレーター、電解質で構成されています。リチウムイオン電池は、スマートフォン、電動工具、EVに搭載されています。液体電解質溶液を使用しています。
バッテリーの構成要素-
電極-放電中に電子を放出する電極は負極であり、電子を吸収する電極は正極です。これらはリチウムを蓄えます。電解質は、正に帯電したリチウムイオン（すなわち、イオンとは、中性原子から電子を除去または付加することによって正または負のイオンを与えるために生成される帯電した粒子です）をセパレーターを介して負極から正極へ、およびその逆へ運びます。リチウムイオンの移動により、負極に自由電子が生成され、電荷が生成され、電力を供給されるデバイスを介して電流が流れます。電極はバッテリーの基本的な性能を担っています。
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セパレーターと電解質-これら2つはバッテリーの安全性を決定します。セパレーターは正極と負極の間の物理的な障壁として機能し、それらの間の電子の直接的な流れを防ぎ、バッテリー内部の電子の流れを遮断し、イオンのみが通過できるようにします。
電解質は、バッテリーの2つの電極間でイオン（電荷を運ぶ粒子）をやり取りし、バッテリーの充電と放電を引き起こします。
全固体電池-全固体電池は、液体電解質溶液の代わりに固体電解質溶液を使用します。セパレーターの役割も果たします。エネルギー密度が高くなっています。爆発や発火の危険性がないため、それらの目的のための安全コンポーネントを必要とせず、バッテリー容量を増やすためにより多くのスペースを節約できます。
全固体電池の例
の実験全固体電池は1950年代後半にさかのぼり、銀イオン伝導電解質が使用されました。今日に至るまで、全固体電池の例はリン酸リチウムガラスです。これらの電池はエネルギー密度が高く、リチウムイオン電池よりもエネルギー容量が大きくなっています。
全固体電池の利点
リチウムイオン電池の液体電解質は可燃性の有機溶媒でできているため、高温環境での使用には懸念があります。全固体電池は可燃性材料で作られていないため、そのようなリスクはありません。高温で使用でき、耐熱性があるため急速充電が可能です。もう1つの利点は、液体の電解質の場合のように、漏れを防ぐための構造上の制限がないため、バッテリーのサイズを選択できることです。
電気自動車における全固体電池の役割
研究は、自動車産業におけるICEV（内燃機関電気自動車）から電気自動車への移行を示しています。電気自動車が主流になる前に解決する必要のある課題がいくつかあります。EVは現在のICEVと同程度の走行距離を持つ必要があり、そのためにはEVのバッテリー容量を増やす必要があります。リチウムイオン電池を全固体電池に置き換えることは、自動車および全固体電池メーカーの研究開発における主要な市場トレンドです。
全固体電池の市場規模は、CAGR 32.5%で成長し、2022年の5,800万米ドルから2028年までに3億1,400万米ドルに達すると予想されています。
結論
リチウムイオン電池は技術的な進歩に達しています。全固体電池は、現在の制約要因に対処するための実行可能な代替手段です。メーカー（トヨタ、BMW、フォルクスワーゲン、現代自動車など多数）による全固体電池の研究開発への巨額の投資は、この分野における革新的な技術的進歩をもたらすでしょう。
著者：Abhishek Saini