EV業界にとって大きな変革となる可能性のある動きとして、ステランティスとゼータ・エナジー社は、航続距離が長く、出力が大きく、50%速く充電でき、コストが半分以下である次世代電気自動車用バッテリーの開発に協力している。
テスラが 2008 年にロードスターを世界に導入して以来、リチウムイオン電池は電気自動車 (EV) 革命の原動力となってきました。ロードスターは 53kWh のリチウムイオン電池を搭載し、航続距離は約 245 マイル (394 キロメートル) でした。象徴的なロードスターは、ゼネラルモーターズの 1,140 マイル (225 キロメートル) EV の航続距離 1,140 マイル (225 キロメートル) のほぼ 2 倍になります。
リチウム硫黄（Li-S）電池の概念は1960年代にはすでに提案されていましたが、寿命が短いことや、リチウム硫黄（Li-S）電池特有の「多硫化物シャトル効果」による容量損失などの問題により実用化は限られてきました。バッテリーが放電すると、カソード側の硫黄がリチウムと反応して多硫化リチウムが形成され、これが電解質を通ってアノードに拡散し、堆積物が残ります。充電すると、一部の多硫化物がカソードに戻りますが、すべてがアノードに戻るわけではないため、バッテリーの性能が急速に低下します。
テキサスに本拠を置くゼータは、世界的な自動車大手ステランティスと提携して、この問題を解決したと信じている。
最近の材料技術の進歩とバリア層とコーティングの開発により、これらの多硫化物が捕捉され、電極間の「閉鎖」が防止され、厄介な早期老化効果に効果的に対処できます。
この提携は、電気自動車のバッテリー技術の飛躍を意味する可能性があります。
リチウム硫黄電池はリチウムイオン電池よりもはるかに軽量です。リチウムイオン電池のキログラムあたりのエネルギーは、通常 150 ～ 250 ワット時 (Wh/kg) です。リチウム硫黄電池は 400 ～ 600 Wh/kg に達することがあります。
リチウム硫黄電池は、より小さなパッケージで同じ量の電力を供給できるため、電気自動車の航続距離が伸びるだけでなく（電池の重量が 30 ～ 50% 軽いため）、取り扱いや性能も向上します。軽いほど良いです。
両社はまた、急速充電速度が従来のリチウムイオン電池パックよりも50％速いと主張している。リチウム硫黄電池はより単純な化学構造を持ち、リチウムイオン電池内のグラファイトなどの固体材料へのリチウムイオンのゆっくりとした拡散に依存しません。その代わりに、リチウムと硫黄の反応は直接、より速く、より直接的に起こります。さらに、より低い電圧で動作するため、充電時の抵抗が少なく、エネルギーをより速く吸収します。
結論としては、リチウム硫黄電池の kWh あたりのコストは、リチウムイオン電池の半分以下になると予想されるということです。
硫黄は豊富に存在し、ゼータのリチウム硫黄電池はさまざまな産業から供給されるメタンや未精製硫黄などの廃棄物を使用しています。さらに、リチウムイオン電池の原料でもあるコバルト、グラファイト、マンガン、ニッケルなどの高価で入手困難な材料を排除します。既存の電池技術と比較して、Zeta のアプローチは地元の材料を利用し、既存の工場を使用して電池を組み立てることができるため、CO2 排出量を削減できます。
また、リチウムイオン電池よりも安全です。リチウムイオン電池の名前には「硫黄」が含まれていますが、これは火薬、マッチ、花火に含まれる硫黄とは異なります。リチウム硫黄電池の硫黄は固体です。リチウム硫黄電池の電解液は、一般的なリチウムイオン電池ほど可燃性ではありません。バッテリー火災の原因は、多くの場合、電解液です。ただし、EV用バッテリーにも欠点がないわけではなく、リチウム金属負極を使用すると、短絡につながる樹枝状結晶の形成などのリスクが生じる可能性がある。
しかし、電気自動車のバッテリーが発火するのを見たことがあれば、それがどれほど破壊的なものであるかをご存知でしょう。リチウムイオン電池が「しぼむ」か爆発すると、消防署は自然に鎮火するのを待つことになることがよくあります。パンクや熱暴走 (通常は過充電による) は、リチウムイオン バッテリーで大量の熱を発生させる連鎖反応を引き起こす可能性があります。硫黄の化学反応は発熱が少ないため、リチウム硫黄バッテリーはこの状態になりにくいです。燃焼を促進するコバルトやニッケルなどの成分が含まれていないリチウム硫黄電池は、現代の電気自動車、ラップトップ、携帯電話などに電力を供給する電池よりも安全であると考えられています。
ステランティスは、2030 年までにリチウム硫黄電気自動車の発売を目指しており、この提携は電気自動車に対する私たちの考え方を再定義する可能性があります。