より安価で安全なナトリウムイオン電池の登場

sodium ion battery placed with salt cubes 3d render
エネルギー貯蔵産業の多様化は予測可能
 
世界が電化に向けて急速に進むにつれ、エネルギー貯蔵産業はリチウムやコバルトといった重要な原材料への依存度を高めています。長期的な容量の拡大には、電池化学の多様化が不可欠です。各市場にはそれぞれ微妙な違いがあり、独自のソリューションが必要とされます。ナトリウムイオン電池はすべての用途に適しているとはいえませんが、多くの用途において、既存および将来のリチウムイオン技術に代替というより、補完するものになるでしょう。リチウムイオン原料を自国調達できない国々は、エネルギー安全保障上の懸念やサプライチェーンにおける地政学的考慮事項もあり、エネルギー貯蔵需要に応える新たなバッテリーケミストリーを模索しています。
 
小さなパイロットプラントと大きな計画
 
現在、主にパイロットプラントが稼働中で、いくつかの小規模な工場も立ち上がりつつあります。そこで生産されるナトリウムイオン電池は年間数ギガワット時(GWh)にすぎませんが、各原料メーカーが公表している生産能力だけでも、合計すると今後3年間で100GWhを優に超えます。生産工程が一度確立されれば、2年もかからず生産能力は拡大できます。2023年中に出資者が見つかれば、2025年までにこれまでの資金調達額を大幅に上回って量産できる可能性があるのです。業界の大部分が数年後には新技術に転換されるという予測は大胆に聞こえるかもしれませんが、電池業界ではこの5年間だけでNMC811とLFPの2度起きています。ナトリウムイオンは出発原料と生産パラメータが異なるだけで、新しいプラント技術はほとんど必要ありません。IDTechExの調査レポート『ナトリウムイオン電池 2023-2033年: 技術、有力企業、市場、予測』では、特許を分析することでナトリウムイオン電池の世界的な商業化の取り組みをカバーし、中国が再びリードしていることを明らかにしています。
 
ナトリウムイオン電池メーカー別に見るセルの仕様、想定用途、量産計画。注:ここに記載されている第1世代セルの仕様は達成値であり、第2世代セルのエネルギー密度は目標値。出典: IDTechEx.
 
見通し: 原料不足による需要制限はない
 
IDTechExは大規模な製造能力が稼動し、既存のリチウムイオンラインがNaイオン生産に転換され、2025年までに約10GWhのNaイオン電池が設置されると予測している。バッテリーメーカー1社の成功(または失敗)が市場に大きく影響する可能性があります。2025~2033年の年平均成長率(CAGR)は27%と予測されています。ナトリウムイオン電池は、リチウムイオン電池と同様の市場成長率を辿り、今後10年間でその獲得可能な市場規模は、ナトリウムイオンのサプライチェーンや製造能力、さらには需要の拡大分をはるかに上回ると思われます。しかし、この技術の信頼性、適格性、収益性、入手性などが確立されれば、予測よりも早いペースで成長する可能性もあります。注目すべきは、ナトリウムイオンがリチウムイオンの既存の生産ラインにドロップインできる技術であることです。ナトリウムイオンセル生産向けのギガファクトリーに比較的短期間で転換可能です。材料メーカーの生産能力を見ても、2024年には自社でナトリウム電池を製造する企業が大きく増加し、2025年には生産能力が飛躍的に拡大する可能性があることが分かります
 
当初はLFP以上の大幅なコスト削減は期待できない
 
現時点では、鉛蓄電池とリチウム電池の中間のエネルギー密度を備える費用対効果の高いバッテリー技術はありません。IDTechExの調査によれば、異なるバッテリーケミストリーを考慮して計算したナトリウムイオン電池のセルの平均コストは87ドル/kWhです。10年後には、鉄とマンガンを主原料とするナトリウムイオン電池のセルの生産コストは、おそらく40ドル/kWh辺りで底を打つことになり、パック単位では50ドル/kWh程度になるでしょう。ナトリウムイオンセルの当初の価格は割高になりそうですが、製造効率、規模、技術開発を通じて短期間で価格と製造コストは下がるとIDTechExは予想しています。しかしながら、技術と製造が確立され成熟するにつれ、長期的なコスト削減は難しくなります。IDTechExのレポートでは、各種ナトリウムイオン電池のモデリングについて、材料と価格の内訳を示しながら解説しています。
 
ナトリウムイオン電池はリチウムイオン電池の終焉ではない
 
ほとんどのEVにとって、体積エネルギー密度はかなり高い優先事項です。というのも、エネルギー密度に対してバッテリーセルが占めるスペースが増えるほど、車両下部に搭載できるセルの数が少なくなり、航続距離が制限されるからです。グリッド・ストレージの場合は、バッテリーパックの占めるスペースが採算性に影響しないため、サイクルごとのkWh当たりのコストが優先事項となります。商用のエネルギー貯蔵はコスト管理がすべてであり、ナトリウムイオンが他の電池より優位に立てる可能性があるのはこの領域です。輸送用途におけるナトリウムイオン電池の最大の可能性は、リチウム電池のエネルギー密度が十分に活かされていない領域に存在します。いわゆる標準的な航続距離(つまり、同構造の高価なモデルと比較してバッテリー容量が少ない)のほぼすべてのEVがここに該当します。この領域では、充電速度が速く、低温下での容量損失が少ないナトリウム電池が非常に魅力的な選択肢となる可能性があります。何よりも、この代替エネルギー貯蔵技術のおかげで、リチウム電池が必要不可欠な用途で利用できるようになるのです。
 
ナトリウムイオン電池に関するさらに詳しい市場動向は、IDTechExの調査レポート『ナトリウムイオン電池 2023-2033年: 技術、有力企業、市場、予測』でご確認ください。
 
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