世界の電気自動車の販売は着実に増加しており、すでに新車販売の約5分の1を純電気モデルが占めています。これらは静かで快適で、車両コストが低く、排気管からの排出ガスがゼロであるため、ほとんどの消費者の車両に対する中心的な需要を満たしています。しかし、車両価格の高さが依然として多くの潜在的な購入者の妨げとなっています。欧米の主流自動車会社の多くは最近、電気自動車の生産拡大計画を引き下げたり延期したりしている。実際のコストのボトルネックは依然としてバッテリー自体にあります。

バッテリーは電気自動車の総コストの約 40% を占め、そのうち約 70% は原材料に由来し、残りの 30% は製造プロセスに由来します。このため、エンジニアは 2 つのルートに同時に取り組む必要があります。一方では、リン酸鉄リチウムや三元系 (ニッケル マンガン コバルト) などのバッテリー化学システムの改良を続けています。その一方で、粉末を電極に変える製造プロセスそのものに「作用」します。集電体やエネルギー密度などに関する材料の研究開発は進歩し続けていますが、ほとんどの電池工場での電極製造の基本プロセスは数十年前とあまり変わっていません。

現在主流の「湿式コーティング」プロセスでは、活性粉末と有毒溶媒をスラリーに混合し、それを金属箔上に均一にコーティングし、サッカー場ほどの長さの乾燥オーブンに送って繰り返し乾燥させる必要があります。セルの年間生産量が約 50GWh (約 100 万台の電気自動車のニーズを満たすことができる) の電池工場では、乾燥プロセスだけで約 50MW の連続電力供給が必要になる場合があります。電力需要は数万世帯に匹敵します。このような高いエネルギー消費、設備投資、環境コストは、世界的な「スーパーファクトリー」建設の波とともに直線的に増大し、ここ数年コスト面で中国の競合他社に遅れをとってきた欧米の自動車会社にとってはますます耐えられなくなるだろう。

これに関連して、「乾式電極」の製造は実験室主体から工場主体へと移行しつつあります。理論的には、コーティングプロセスで溶剤が完全に除去されていれば、操業コストとエネルギー消費を大幅に削減できると同時に、工場の設置面積も削減できます。しかし、実際の製造においては、乾式プロセスでは粒子の分散と結合を助ける液体媒体がなければ、均一な混合や安定した粉体の付着を実現することが困難であるという技術的な困難に長い間悩まされてきました。高速生産ラインでは熱と摩擦が重なり、デリケートな素材にダメージを与えやすく、電極の割れや脱落などのトラブルが発生します。

多くの企業は、電気化学的性能を維持または向上させながら、生産ラインから乾燥炉や有毒な溶剤を取り除くことを期待して、これらのプロセスのボトルネックを解決するためにさまざまな方法を試みています。英国ブリストルに本社を置くAnaphite社は、いわゆる「ドライコーティング前駆体」技術を提案し、均一な分散を考慮しながら最終形態を印刷可能な乾燥粉末にしようとしている。この方法では、最初に低毒性の溶媒を使用して電極材料を完全に分散させ、次にコーティング前に溶媒を機械的に除去し、最終的に自由流動性とフィルム形成性の両方を備えた粉末を取得します。

このタイプの粉末は、形状が「動的砂」に似ています。粒子として自由に流れますが、圧力がかかると連続した柔軟な膜を形成できます。製造プロセス中に圧力がかかると滑らかな電極層に変化し、集電体の金属箔にしっかりと付着するため、従来の乾式法でよく見られる接着やひび割れの問題が解決されます。アナファイトが開示したデータによると、コーティング段階で長距離で高エネルギー消費の乾燥オーブンを排除することで、同社のシステムはコーティング関連のエネルギー消費を約 85% 削減できるという。より簡素化された装置構成により、歩留まりや性能指標を犠牲にすることなく、セル全体の生産コストが最大約40％削減され、工場床面積も約15％削減できると期待されています。

カリフォルニア州サンノゼにあるSakuùは、まったく異なる無溶剤の道を歩みました。その Kavian 製造プラットフォームは、スラリー段階を完全に省略し、熱と圧力を直接使用して乾燥粉末を金属箔に「焼結」します。これは、「混乱のない」ケーキのデコレーションとレーザー印刷の組み合わせに似ています。このアーキテクチャは、電池化学システムに対して「中立」になるように設計されており、生産ラインは、材料「カートリッジ」を再設計することなく、材料「カートリッジ」を変更することで、リン酸鉄リチウム、三元系、さらには将来登場する可能性のあるさまざまな新しい処方さえも印刷できます。

サクウ氏はパイロットプロジェクトにおいて、この乾式印刷ソリューションにより生産プロセス中の二酸化炭素排出量を約55％削減し、工場面積を約60％削減し、光熱費を半分以上削減できると述べた。また、ハードウェアがモジュール式でコンパクトな設計を採用しており、ユニットのサイズがガレージのようなスペースに収まるほど小さいことも重要です。企業は、巨大な集中工場を一度に建設することなく、モジュールを追加または削除することで生産能力を拡大できます。このモジュール式のアイデアにより、自動車会社やバッテリーサプライヤーは、車両工場の近くに生産能力をより柔軟に配置したり、より小規模で分散された増分で段階的に生産を拡大したりできるようになると期待されています。

これらの乾式電極プロセスが予想される規模で実装できれば、電気自動車の性能と手頃な価格の関係はさらに緊密になり、これは従来のプロセスの微調整が達成できるレベルをはるかに超えています。より高いエネルギー密度とより低コストのバッテリーセルに基づいて電気駆動自体の利点（瞬間的なトルク、静かな車内、低い使用コスト）を重ね合わせることで、電気自動車市場は、政府の補助金や少数の初期ユーザーの熱意ではなく、単純な価格と価値の論理にもっと依存できるようになります。