12月23日、米国と中国がナトリウムイオン電池をめぐって競争していると報じられました。米国メディアは、この新しい電池技術は、特に世界的な貿易摩擦と米国のエネルギー貯蔵需要の継続的な増加を背景に、中国の主要電池製造材料における独占を打破する可能性を秘めていると主張しています。

携帯電話や電力網、その他の機器で広く使用されているリチウムイオン電池とは異なり、この新技術は食塩から抽出できるソーダ灰に依存しています。リチウムと比較して、ナトリウム資源はより豊富で広く分布しています。この資源面での優位性は、特に米国にとって顕著です。中国はソーダ灰を化学的に合成する必要がありますが、米国は世界のソーダ灰埋蔵量の92%を保有しているため、生産コストが低く、供給量も豊富です。そのため、米国は「ソーダ灰のサウジアラビア」という称号を得ています。

米国はこれまで2度、バッテリー製造大国を目指して失敗に終わったものの、今回は研究者や起業家たちはより楽観的な見通しを抱いている。これは、超党派の政策立案者と緊密に連携していることが一因である。超党派の政策立案者は、現政権下で一連の優遇措置を推進し、将来的には関税を含む政策によってバッテリー産業をさらに支援する可能性があると見込んでいる。

自動車の電動化と、米国の電力網の安定性確保におけるバッテリーストレージの不可欠な役割により、将来のバッテリー供給の確保は米国にとって特に喫緊の課題となっています。エネルギーストレージの専門家は、この新技術が米国にバッテリー問題を解決する3度目の、そしておそらく最後のチャンスをもたらすと指摘しています。

6つの国立研究所と8つの大学からなる研究コンソーシアムは、米国エネルギー省から5,000万ドルの資金提供を受け、ナトリウムイオン電池技術の開発に取り組んでいます。リチウムイオン電池と比較して、ナトリウムイオン電池は、優れた堅牢性や安全性など、多くの利点があることが実証されています。しかしながら、ナトリウムの物理化学的特性により、これらの電池は現状、サイズと重量の点で一定の欠点を抱えています。

支持者たちは、ナトリウムイオン電池のこれらの欠点は、多くの用途、例えば日照量が多い時期や強風時にエネルギーを貯蔵し、オフピーク時に電力網に送り返すことができる大型の定置型電池システムなどでは無視できると主張している。さらに、研究者たちはより軽量なナトリウムイオン電池の開発に取り組んでおり、これは将来、電気自動車への応用が期待されている。

この技術革新により、より安全で経済的な電気自動車用バッテリーが実現し、寒冷地でも安定した走行距離を維持するなど、より広い温度範囲で効率的な動作が可能になり、リチウムイオンバッテリーの現在の欠点が解消される可能性があります。

アルゴンヌ国立研究所のエネルギー貯蔵研究ディレクターであり、ナトリウムイオン電池コンソーシアムの代表を務めるベンカット・スリニヴァサン氏は、米国は国家安全保障の観点からナトリウムイオン電池技術の開発を優先すべきだと指摘した。現在、リチウムイオン電池の世界的なサプライチェーンは、主要鉱物の主要精錬国であるだけでなく、完成電池の最大の製造国でもある中国にほぼ完全に依存している。

この脅威は誇張ではありません。中国は電気自動車や再生可能エネルギーの主要部品に必要な鉱物の輸出を繰り返し制限してきました。最近では、希土類元素の輸出を禁止し、リチウムイオン電池のコア材料である黒鉛の輸出規制を強化しました。

世界がバッテリーへの依存を深めるにつれ、この分野における中国の優位性は、1970年代初頭の石油輸出国機構（OPEC）の優位性をはるかに上回るものとなっています。それ以前にも、米国はバッテリー技術競争で二度首位の座を失い、中国に追い上げられました。一度目はリチウムイオン電池技術における初期のブレークスルー、二度目はコスト最適化によってリチウムイオン電池が急速に世界の電気自動車分野の主流技術となったことです。

デンバーに拠点を置くエネルギー貯蔵スタートアップ企業、ピーク・エナジーのCEO、ランドン・モスバーグ氏は、米国が迅速に行動すれば、独立した蓄電池エネルギーシステムを構築し、中国への依存を減らす可能性があると指摘する。同社は、米国の電力網エネルギー貯蔵システムにナトリウムイオン電池を導入する取り組みを進めており、2025年までに電力会社と独立系電力会社向けに小規模なパイロットユニットを複数構築する計画だ。

米国は、ナトリウムイオン電池の主要成分である炭酸ナトリウム（ソーダ灰とも呼ばれる）の豊富な天然資源を保有しています。ソーダ灰は合成も可能ですが、直接採掘する方が経済的です。スリニバサン氏によると、米国で年間採掘されるソーダ灰の約半分は、住宅の窓やビール瓶などのガラス製造に使用されています。

しかし、現在、ナトリウムイオン電池の大規模生産が可能な国は中国のみである。モスバーグ氏の会社は、名前を伏せた中国のパートナー企業と提携し、ナトリウムイオン電池の調達と製造技術の習得を目指している。このプロセスは、かつて米国企業が中国に工場を設立する際に要求していた技術移転に似ているが、役割が逆になっている。現在、中国は技術的に進んでおり、米国は中国から学ぼうとしているのだ。

ピークエナジーのサンフランシスコ・ベイエリア工場では、数十人のエンジニアが、中国から調達したバッテリーを大型コンテナ型バッテリーモジュールに加工する方法を開発しています。このモジュールは、現在電力会社が使用しているリチウムイオンバッテリーアレイに代わるものです。モスバーグ氏は、同社の最終目標は米国にナトリウムイオンバッテリーの生産工場を設立することだが、この目標の達成には数年かかる可能性があると述べています。

一方、スリニヴァサン氏が率いる国立研究所と大学のコンソーシアムは、既存のナトリウムイオン電池技術の改良に取り組んでいます。最終目標は、現在の低コスト電気自動車用電池規格（リン酸鉄リチウム（LFP））に匹敵するエネルギー密度を持つナトリウムイオン電池パックの開発です。LFP電池は現在、テスラ モデル3、フォード F-150 ライトニング、マスタング マッハEなどのベースモデルに加え、多くの中国ブランド車にも広く採用されています。

しかし、この目標を達成するには、依然として多くの技術的課題を克服する必要があります。スリニヴァサン氏は、その一つとして、中国がほぼ独占している主要鉱物であるニッケルを排除するために、ナトリウムイオン電池の化学組成を最適化することを挙げています。もう一つの大きな課題は、限られたスペース内で電池容量を増加させ、ナトリウムイオン電池の競争力を高め、リチウムイオン電池に匹敵できるようにすることです。

ナトリウムイオン電池が自動車分野において最終的にリチウムイオン電池の現実的な代替手段となるかどうかは、他の関連技術の進歩にかかっています。ルーシッド・モーターズのCEO、ピーター・ローリンソン氏は、自動車技術が進化し続けるにつれて、より小型のバッテリーパックを搭載した将来の電気自動車でも、より大型のバッテリーパックを搭載した現行モデルと同等の航続距離を達成できる可能性があると述べています。

モスバーグ氏は、この目標を達成するには科学的研究だけでなく政策支援も必要だと考えている。例えば、ピーク・エナジーは、同社のナトリウムイオン電池が明確な関税免除を受けない限り、米国が中国からの輸入品に広範な関税を課した場合、影響を受ける可能性がある。次期政権の政策が米国における次世代エネルギー技術の開発を阻害する可能性があるという懸念があるにもかかわらず、モスバーグ氏は依然として楽観的な見方を崩していない。

彼は、「次期政権との協議で、エネルギー安全保障は国家安全保障と同義であるという点で、両党とも概ね一致していることがわかりました。インフレ抑制法であれ関税戦略であれ、目標は新興のアメリカ企業に成長機会を提供し、世界的に競争力のある企業へと発展させることです」と述べた。（シャオ・シャオ）