米国のスタートアップ企業Pure Lithiumは、従来型のグラファイト負極を使用せず、リン酸鉄リチウム（LFP）の化学系を採用した金属リチウム電池について、実験室での結果を発表した。同社によると、試験セルは9315回の充放電サイクルを達成した。同社は、この結果が従来のリチウムイオン電池のサイクル寿命をおよそ3倍上回り、同社の知る限り、開発中の金属リチウム電池としては前例がないと主張している。
この技術は全固体電池ではなく、シリコン負極にも依存していない。その代わり、Pure Lithiumは液体電解質と、電析プロセスによって銅製集電体上に直接形成される金属リチウム負極を使用する。同社によると、このプロセスにより、セルの構成部品の一つである負極を1つの工程で製造できる。
実際には何が変わるのか？
Pure Lithiumの設計は、負極を完全になくすのではなく、セルからグラファイトを取り除こうとするものだ。同社によると、グラファイトはセル内で空間と重量を占め、世界で使用されるグラファイトの90%以上が中国で加工されている。同社は、グラファイトを除去した後に生じる空間を、追加のエネルギー貯蔵材料に割り当てられると見込んでいる。
最高経営責任者（CEO）のEmilie Bodoinは、この電池は現在使用されている電池の半分の重量で、エネルギー密度は2倍になり、大幅なコスト削減も可能になると述べている。同社によると、同社の電池の第1世代は1キログラム当たり300ワット時で、第2世代は1キログラム当たり425ワット時を目標としている。Pure Lithiumは、9315サイクルの試験を達成したセルのエネルギー密度については具体的に明らかにしていない。
強力な結果だが、実験室試験の範囲内
試験は1Cの充放電レートで実施された。これは、セルを1時間で完全に充電し、その後1時間で放電する工程を繰り返すことを意味する。同社によると、セルは数千サイクル後も放電容量をほぼ維持したが、試験は連続して行われたものではなかった。ボストンからシカゴへの本社移転中、約6000サイクル付近で4カ月間停止し、その後再開された。
Pure Lithiumはまた、試験開始時の変動が、温度管理の欠如と、ボストンの研究所で複数回発生した停電の影響を受けたと説明した。同社は、2025年1月に実施した以前の試験で、同程度のレートにおいて、セルが2200サイクル後も容量の80%以上を維持したことも明らかにした。
なぜこのニュースが重要なのか？
これらの結果がより大型のセルや拡張可能な生産に移行できれば、この技術は、米国で国内展開が進むLFPの化学系を維持しながら、グラファイトへの依存と中国に関連するサプライチェーンを減らす道筋を示す可能性がある。しかし、現在のデータは、コスト、安全性、完全なパックレベルでの性能において、商用電池と競争できる能力をまだ証明していない。
Pure Lithiumは現在、シカゴで実証ラインに取り組んでおり、技術の販売化と拡大を支援するため、40社以上と協議している。同社はFactorial、Solid Power、QuantumScapeなどの企業と競合しているが、これらの企業は固体または半固体電解質、シリコン負極技術など、異なるアプローチを採用している。そのため、9315サイクルという結果は重要な実験室指標ではあるものの、市販電池の発表ではない。