GMが昨日開催した電話会議で、アルゴンヌ国立研究所から新たな高エネルギーバッテリー電極化学のライセンスを取得したと発表する場面があった。シボレー・ボルトのバッテリーセルを製造しているLG化学の子会社コンパクトパワーの研究ディレクター、モハメド・アラムギル氏は、この新たなライセンスは両社がすでに使用している技術を対象としていると述べた。これは意味をなさないように思えた。LG化学はこれまで一貫して、ボルトのバッテリーはリチウムマンガンスピネルという化合物に基づいていると述べてきた。彼は、長くて扱いにくい名前*だが、ニッケルマンガンコバルト、またはNMCと呼ぶのが最も簡単なこの新しい化合物が、すでにボルトに搭載されていたとでも言いたかったのだろうか。昨夜、この問題に詳しい情報筋が、これが事実であることを確認した。LGが現行世代のボルト用に製造したバッテリーセルには、以前から宣伝されているマンガンスピネル化学に加えて、この「新しい」化合物の初期バージョンがすでにブレンドされているという。
少し背景を説明します。バッテリーには、正極（カソード）と負極（アノード）という2つの電極があります。現在市販されているリチウムイオンバッテリーのほとんどは、炭素製のアノードを使用しています。しかし、カソードの化学的性質は多岐にわたります。過去20年間、リチウムイオンバッテリーの改良に向けた研究の大部分は、カソードに焦点を当ててきました。つまり、新しい材料を見つけ、原子一つ一つを改良することで、より優れたバッテリーを開発することに注力してきたのです。
昨日まで、ボルトのバッテリーの有効成分はリチウムマンガンスピネルだけだと考えていました。リチウムマンガンスピネルがボルト（と日産リーフ）に採用されたのは、民生用電子機器に使用されているリチウムコバルト酸化物電池よりも安全で、自動車での使用にも十分なパワーがあるからです（「パワー」とは、バッテリーが内部に蓄えたエネルギーをどれだけ速く放電できるかを指します）。しかし、カソードの化学特性を改良しても、自然の限界にぶつかってしまうため、限界があります。根本的な改善には、通常、新しい化学特性の採用が必要です。
あるいは、2種類の化学組成を混合する方法もあります。スピネルベースの正極は安全ではあるものの、他の正極化学組成ほど多くのエネルギーを蓄えることができないという弱点があります。実際、自動車メーカーが電気自動車用バッテリーに求める安全性、高エネルギー密度、高出力、長寿命といったあらゆる要件を満たすバッテリー化学組成を見つけることは、バッテリー科学における永遠の課題です。しかし、バッテリーメーカーは、マンガンスピネルよりも高いエネルギー密度を持つアルゴンヌ国立研究所の化合物を混合することで、両方の利点を享受できることを発見しました。もちろん、GMとLG化学はアルゴンヌ国立研究所の化合物のライセンスを取得したことを発表したのは昨日のことで、おそらくそれが、ボルトのバッテリーセルに既に使用されていることを認めるのに慎重な姿勢をとってきた理由でしょう。（この記事が公開された時点で、GMの広報担当者からのフォローアップの電話には応答がありませんでした。）
これがボルトに関する最新の発見ですが、電気自動車の未来についても明るいニュースがあります。研究者たちは、マンガンスピネルとの混合を必要とせず、NMCのみを使ってリチウムイオン電池の電極を製造できることを突き止めました。これは画期的な進歩であり、近い将来、劇的に優れた電気自動車やプラグインハイブリッド車を実現する可能性があります。NMCは、現在広く使用されている正極材料の最大2倍のエネルギーを蓄えることができます。また、サイクル寿命がはるかに長いため、容量が失われるまでに何度も充放電できます。これは大きな利点です。現在、ボルトはバッテリーの65%しか使用していません。8年間の保証期間中、バッテリーが確実に持続するように、35%の余裕を持たせています。しかし、この未使用の35%は高価です。サイクル寿命が劇的に長いバッテリーがあれば、それほど余裕を持たせる必要はありません。つまり、バッテリーのコストが削減され、ひいてはより手頃な価格の電気自動車が実現するのです。 GMベンチャーズのジョン・ラウクナー社長は昨日の電話会議で、この正極材料は「おそらくこれまでで最も優れたもの」だと述べた。アラムギル氏は、この新しい化学組成に基づくバッテリーは、景気刺激策で資金提供を受けたミシガン州ホランドの工場で製造され、2012年までに稼働する予定だと述べた。
噂によると、カソード化学の話はこれで終わりではないようです。来週のデトロイトオートショーでは、このテーマに関するさらなる発表が期待されており、私たちも現地でレポートします。
* リチウムを豊富に含む層状複合カソード化学!
これは、PopSciの上級副編集者であり、Hill & Wang/Farrar, Straus & Girouxから2011年5月に出版予定の『Bottled Lightning: Superbatteries, Electric Cars, and the New Lithium Economy』の著者であるセス・フレッチャーによる新しいブログシリーズの最初の投稿です。この本は、リチウム、充電式リチウム電池、そしてそれが可能になった（または可能になるであろう）技術変革（ワイヤレス革命、急成長する電気自動車の復活、来たるクリーンエネルギーの普及）について書かれています。ブログも同じテーマです。将来有望な電池技術に関する実験室規模の研究、自動車の電動化の加速に関する速報、新興のアメリカのEV電池産業と、はるかに規模が大きく確固たる地位を築いている日本、韓国、中国の競合他社に関する最新情報、リチウムやその他のいわゆる「テクノロジーメタル」の採掘に関する投稿などが予定されています。そして、この新興産業の進路を左右する政治的・経済的圧力についても時折考察します。セスはこれらのテーマやその他のテーマについて、Twitterで即興の意見を投稿する予定です。
