特集モロッコ生まれのラシッド・ヤザミ博士は、博士課程1年目に発明したグラファイトアノードのおかげで、世界中を旅しながら生活してきました。グラファイトアノードは、リチウムイオン電池の優れた性能を支える重要な部品の1つです。
電気自動車の普及に伴い、この発明によって近いうちにどこにでも行けるようになると彼は信じている。
ヤザミの物語は1970年代半ばに始まります。当時、科学者たちはグラファイトが溶融リチウムまたは粉末リチウムを有用なエネルギー貯蔵材料に変えるのに役立つことを知っていましたが、それを製品化することに苦労していました。1983年、ヤザミと共著者のPh. トゥザンは固体ポリマー電解質を用いることでこの問題を解決しました。
彼らの技術は、大量生産されるリチウムイオン電池を、手頃な価格で、信頼性が高く、長寿命で、パワーサイクル安定性を備えたものにするのに役立ち、広く普及しました。
それ以来、ヤザミ氏はアノードのおかげでフランス、カリフォルニア、日本、そして現在はシンガポールと世界を股にかけて活躍しており、レジスター誌は南洋理工大学近くの彼の会社KVIのオフィスで彼に会うことができた。
ヤザミ教授は、この陽極のおかげで「人気者になったが、金持ちにはならなかった」と語る。また、自慢できる権利も得たという。
パンデミック以前は、ラックス・リサーチのアナリストは、アノードがリチウムイオン電池の総コストの10～15％に相当すると推定しており、世界のアノード材料市場は2025年までに100億ドル規模に成長すると予測されていた。
ヤザミ氏は現在、新たなブレークスルー、急速充電バッテリーの開発に取り組んでおり、すでに記録を更新していると語る。
ヤザミ氏は、同社の急速充電技術は、車に電流を供給するための新しいアプローチを採用していると述べた。
「従来、バッテリーは一定の電流を流すことで充電されてきた。ガソリンタンクにノズルを差し込んでポンプで給油するのと同じようなやり方だ」と彼は説明した。
ヤザミ氏の方法では、電流を制御する代わりに電圧を制御する「非線形ボルタンメトリー」を使用します。
The Register紙に説明されているように、これは電圧を梯子の段に例えることを意味します。電圧は梯子の1段目では一定に保たれ、パラメータが満たされると次のステップに進み、最終的には梯子の一番上まで到達して完全に充電されます。ヤザミ氏によると、この方法は充電プロセス中にバッテリーを休ませ、その反応を変えるとのことです。
「バッテリーの充電速度は、充電に対する耐久性に左右されます」とヤザミ氏は語る。「バッテリーを満足させる必要があります。」
急速充電は消費者にとって便利であると同時に、バッテリーの寿命にとっても重要であり、Yazami がリチウムイオン バッテリーの将来に向けて改善したいことのリストのトップにあります。
「急速充電を可能にする技術は、バッテリーへの負担を軽減することで寿命を延ばします。バッテリーを5年ではなく10年も使えるようになります。なぜなら、私たちの充電方法はバッテリーに高温や高電流の負担をかけないからです」と彼は述べた。彼にとって理想的なバッテリーの状態とは、10分の充電で800km走行できる状態だ。
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バッテリーに関して彼が問題視している他の2つの点は、エネルギー密度（ドライバーの走行距離を延ばすのに役立つ）と安全性だ。
「1991年にリチウムイオン電池が誕生して以来、エネルギー密度は増加し続けていましたが、2015年か2016年に横ばい状態になりました」と彼は述べた。「横ばい状態になる前の増加率は年間約8%でした。」
ソニーが初めて（リチウムイオン）電池を発売した当時は、1キログラムあたり約90ワット時でした。今では約270ワット時、つまりその3倍です。中には1キログラムあたり290ワット時を供給できるリチウムイオン電池もあります。私は研究室でそれらをテストしましたが、それらは市販の電池であり、既にその性能を備えています。
「目標は300ワット時です。私の知る限り、1キログラムあたり300ワット時のものは市場にまだ存在しません。試作品はいくつかありますが、エネルギー密度を高めると、バッテリーの寿命と安全性に問題が生じます。」
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ヤザミ氏は安全性にも気を配っています。リチウムイオンバッテリーは、穴が開いたり、負荷がかかったりすると性能が低下する可能性があるからです。先月テキサス州で発生した2019年型テスラ モデルSの死亡事故に関する予備報告では、事故で損傷したバッテリーから発火したことが明らかになりました。
「極端な状況では火災を防ぐことはできないが、少なくとも火災が起こる前に兆候をつかむことはできる」と教授はThe Registerに語った。
「数週間、あるいは1ヶ月も先を見据えた予防的な技術が必要です。リスクのある弱ったバッテリーであれば、エンドユーザーはそれを認識できます。そうすれば、バッテリーパックを修理するか、交換するか、あるいは全く使用しないかを選択できます。これにより、安全性は3～4倍向上します。」
彼はさらに、これがどのようなものになるかについても説明しました。バッテリーにセンサーを取り付け、熱で素材が膨張するにつれてサイズを測定し、その結果をドライバーに警告するディスプレイシステムです。
「これはシートベルトのようなもので、完全な予防策ではない」とヤザミ氏は語った。
科学者は、EVバッテリー技術は自動車やスクーターの域を超えて拡大し続け、今後20～30年で電気飛行機（おそらく主に個人用）が台頭するだろうと予測している。
同氏はまた、EUが数十億ドル規模の巨大工場の数を増やし続けるにつれ、欧州のバッテリー製造のシェアが3％から20％に成長すると予測した。
「現在、EV市場はEUにあり、製造は中国で行われています」とヤザミ氏は述べた。「それが問題なのです。」®
