自動車メーカーが求める画期的な製品を提供する準備が整っている電池スタートアップ企業 17 社

EV のバッテリー技術は優れていますが、さらに優れたものになる可能性があります。

標準的な乗用車用の現在の最先端のリチウムイオン電池は、航続距離約 300 マイル、充電速度は毎分 15 ～ 20 マイルです。 これはほんの数年前に比べてはるかに改善されていますが、炭素排出目標や連邦政府の電化目標に対処するために広範な導入を促進するために必要な水準ではありません。

新興企業コナミクス社の共同創業者兼最高経営責任者（CEO）のシャーロット・ハミルトン氏は、「本当の難しさと技術上の課題は、バッテリー側のコストを大幅に削減し、電気自動車の普及を可能にする技術が現時点では実際には存在しないことだ」と語った。 「既存の技術は魅力的ですが、コストを大幅に下げるのは非常に困難です。電気自動車の大幅な価格低下を実現するには、実際に新しい素材が必要です。」

有毒で入手がますます困難になっているコバルトの代替品を見つけることは、自動車メーカーとそのバッテリーパートナーが追求している戦略の1つですが、エンジニアが標準的なリチウムイオン化学物質から絞り出すのに十分なエネルギーは残っていない可能性があります。

Coretec Groupのパートナーシップおよびイノベーション担当バイスプレジデントであるMichelle Tokarz氏は、アルゴンヌ国立研究所が主催した3月のカンファレンスで、「我々を次のレベルに引き上げるためのシリコン陽極に注目が集まっている」と述べた。

バッテリーの陽極にシリコンを使用すると、グラファイトを使用するよりも高いエネルギー密度が得られ、より長い航続距離が得られる可能性があります。 しかし、エネルギー密度を高める物理学の特異性は、シリコンが膨張しやすく亀裂が発生しやすいことも意味しており、Coretec や他の新興企業はこの問題を解決しようとしている。

いわゆる「固体」リチウムベースの化学薬品も、遅かれ早かれディーラーのロットに届く有力な候補です。 液体電解質の同等品よりも軽量で安定しており、セラミックや複雑なポリマー混合物のような材料を使用して、より高いエネルギー密度、より速い充電、および寿命の延長を実現します。

もちろん、リチウム鉱床の希少性によりコストの下限は高く保たれており、より豊富な元素をベースにした電池は歓迎されるだろう。 より実験的ではありますが、ナトリウムはどこにでも存在しており、それを入手する方が環境に優しいのです。 しかし、「現時点での高電圧ナトリウムイオン電池のサイクル安定性は、最先端の量産リチウムイオン電池ほど優れていない」とパシフィック・ノースウェスト国立研究所の研究員ジェイソン・チャン氏は述べ、エネルギー密度も向上させる必要があると付け加えた。改善されること。

パフォーマンスの向上とコスト削減の可能性をもたらす新しいバッテリー設計に取り組んでいる 17 社を紹介します。

本社: カリフォルニア州アラメダ

CEO: ジーン・ベルディチェフスキー

Sila Nanotechnologies が EV バッテリー分野で名声を博しているのは、今日のリチウムイオン負極の基本であるグラファイトの代わりにシリコン負極を使用していることです。

元テスラ従業員が経営する創立 11 年の会社は、今日のバッテリー化学と設計に見られるエネルギー密度を向上させ、自動車メーカーが要件に適した材料を選択できるようにします。 既存の電池製造プロセスにも使用できます。

Sila が使用するシリコン材料は、カソードのニッケルとコバルトの代わりに鉄と銅を増やしたり、ポリマーセパレーターの代わりにセラミックを使用したり、電解質を改良したりするなど、最終的には他のイノベーションの恩恵を受けることになるでしょう。

Sila の技術が最初に応用されたのは Whoop フィットネス バンドでした。

本社: カリフォルニア州フリーモント

CEO: ハロルド・ラスト

2007 年に設立された Enovix は、3D シリコン アノード リチウムイオン電池を開発しています。 他の多くの企業と同様に、Enovix はシリコン負極がバッテリーにもたらす利点を活用しています。 シリコン負極はグラファイトよりもはるかに多くのリチウムを蓄えることができ、バッテリーに大きなエネルギーを与えます。

Enovix の研究の多くは、セル自体の化学を超えたものです。 3D デザインには、特に安全性に関連した利点があります。

同社は、現在アイウェア、ウェアラブル、ハンドセット、コンピュータ向けに提供されているソリューションを EV 分野に拡張することに取り組んでいます。

本社: コロラド州ルイビル

CEO: ダグ・キャンベル

創業 11 年の新興企業 Solid Power は、自動車メーカーの顧客を魅了するためにソリッドステート方式を使用しています。

Solid Power のリチウムイオン電池の代替品は、EV 電池セル内の導電性と加工性のバランスをとる硫化物ベースの固体電解質を使用しています。

Solid Powerは、これによりバッテリーパックの体積が減り、パックの質量が減り、バッテリー充電あたりの航続距離が長くなり、コストが削減されると述べています。

同社は12億ドルのSPAC取引で上場し、自動車大手フォードとBMWの支援を受けている。

本社: カリフォルニア州サンノゼ

CEO: ジャグディープ・シン

フォルクスワーゲンの長年の支援を受けてきたQuantumScapeの秘密のソースは、固体リチウム金属の化学にあります。

QuantumScapeは、不燃性で燃焼しない固体セラミックセパレータの使用と、コストを削減するアノードを必要としないバッテリー構築が、同社の技術を今日のニッケルマンガンコバルトバッテリーやLFPバッテリーよりも改善する2つの主な利点であると述べています。 。

QuantumScapeはまた、グラファイトまたはシリコンのアノードを切断することでエネルギー密度が向上し、リチウムを排除することでより高速な充電が可能になるとも述べている。

同社は2020年11月にSPAC経由で株式を公開した。

本社: マサチューセッツ州ウォーバーン

CEO：黄思宇

2019年に設立されたFactorialは、エネルギー密度と航続距離、充電、安全性のバランスに取り組むソリッドステート技術を開発している。

Factorial の「電解質システム技術」は、EV バッテリーに固体電解質材料を活用しています。 これにより、特に高容量のカソードおよびアノード材料を使用した場合、バッテリーセルの安全性と信頼性の高い性能が得られます。

同社は現代自動車、起亜自動車と次世代EV向け全固体電池を共同開発している。 メルセデスやステランティスとも契約を結んでいる。

本社: カリフォルニア州アーバイン

CEO: ロバート・レンジ

Enevate は、シリコン主体のアノード アプローチを使用したリチウムイオン電池のライセンス技術です。

Enevateは、Siを主成分とする技術とセル設計の間に、グラファイト陽極を使用するだけでは対応できないより多くのエネルギーを単一のバッテリーセルに詰め込むと述べています。

Enevate はこの方式により、超高速充電、低温、安全性の向上、そして最終的にはコストの削減を約束します。

創立 17 年の同社は、Sila と同様に、二輪車の電動化によって、消費者向けテクノロジーの分野で初めてその方式を実証しています。 ルノー・日産・三菱連合などの大手企業からの支援も受けている。

本社: ミシガン州ノバイ

CEO: ムジーブ・イジャズ

ONE のデュアルケミストリー Gemini バッテリーは、1 回の充電で 600 マイル以上の走行が可能です。

ONE によると、同社の複合化学では、エネルギー貯蔵に 1 つの化学（リチウム、マンガン、酸素を活用）を使用し、もう 1 つはリチウム、鉄、リン、酸素、炭素を使用して電力供給に使用されます。

業界標準よりもグラファイトの使用量が 60% 少なく、リチウムの使用量が 20% 少ないです。 この技術はBMW iX全電気SUVに組み込まれる予定だ。

ONE は、不足している材料よりも入手しやすい材料を使用した、商用車 LFP バッテリー用のコンパクトなセルツーパック アーキテクチャである Aries も開発しました。 牡羊座の化学反応は熱事故のリスクを軽減し、ニッケルとコバルトをカットし、今日の多くのバッテリーのように 100% まで充電しても劣化しません。 ONEは来年、これを本格的に生産する予定だ。

本社: マサチューセッツ州ウォーバーン

CEO：胡啓超

SES は、高エネルギー密度のリチウム金属アノード、保護アノード コーティング、独自の液体電解質、人工知能を組み合わせた「ハイブリッド」技術を開発しました。

同社のアポロリチウム金属バッテリーは、通常iPhoneに必要なサイズであるため、サイズの制約によってまだ制限されているが、同社はテストとEVの電力供給に必要なサイズへの拡大に取り組んでいる。

マサチューセッツ工科大学からのスピンアウトとして 2012 年に設立された SES は、GM やヒュンダイなどの自動車メーカーの支援を受け、SPAC の合併により株式を公開しました。

本社: カリフォルニア州フリーモント

CEO：カン・スン

2008 年に設立された Amprius は、リチウムイオン電池用のシリコン「ナノワイヤ」アノードを製造しています。

それはすべて、より高いエネルギー密度、より速い充電、そしてバッテリーのより長いライフサイクルの名の下にあります。

同社は今年SPAC経由で株式を公開する予定だ。

本社: カリフォルニア州リバモア

CEO: サンジブ・マルホトラ

Sparkz の目標は、米国で高エネルギー密度のコバルトフリーのリチウムイオン電池を製造することです。

2019年に設立されたSparkzの最初の製品は、伝統的にリチウム電池の正極に使用されていたコバルトを排除することを目的としている。 スパークスによれば、同社の技術は現在中国で開発されているコバルトフリー電池の2倍のエネルギー密度を提供するという。

コバルトを使用しないことは、電池の生産コストを削減し、問題のある材料採掘慣行の使用を削減し、最終的には業界の世界的なサプライチェーンへの依存を減らすのに役立ちます。

Sparkz はコバルトを含まない全固体電池の開発も行っています。

本社: 英国、シェフィールド

CEO: ジェームス・クイン

ファラディオンは、「鉛酸の価格でリチウムイオンの性能」を提供する非水ナトリウムイオン化学を開発した。

ナトリウムイオン電池は、電動スクーターなどの低コストの交通機関、定置式保管用途、バックアップ電源システムなどで鉛蓄電池を置き換えることができます。 この技術はマイルドハイブリッド電気自動車に応用される可能性がある。

Faradion は 2011 年に設立され、コスト、安​​全性、パフォーマンスの向上を目指しています。

今年初め、インドの大手民間企業の子会社であるリライアンス・ニュー・エナジー・ソーラーに買収された。

本社: ニューヨーク州イサカ

CEO: シャーロット・ハミルトン

Conamix のバッテリー技術は、初期段階では硫黄を使用して正極、つまりリチウムイオン反応の正極を作成します。

これまで証明するのは難しい化学であったが、創業8年の同社は硫黄が「周期表上で最もコストが低く、エネルギーが最も高い実行可能な正極材料」であると主張している。

リチウムイオン電池に硫黄正極を使用すると、ニッケルとコバルトの必要性がなくなります。 硫黄は豊富にあり、国内で調達でき、比較的安価です。

同社は自動車用途に必要な技術目標の達成に取り組んでおり、これによりコストが大幅に削減され、EVの普及が可能になる可能性がある。

本社: イリノイ州シカゴ

CEO：フランシス・ワン

ナノグラフ社は、同社のシリコン負極技術により、現在の電池よりもEVの寿命を1回の充電で約28％長くできる可能性があると述べている。

創業10年の同社が特に珍しいのは、はるかに安価で、既存の電池製造装置に導入することで簡単に拡張できる「湿式化学プロセス」を採用していることだ。

この技術は、電動自転車で人気があり、テスラのモデル S および X で使用されているリチウムイオン電池に統合できます。

その結果、これまでに入手可能な最高のエネルギー密度のセルが得られたとNanoGrafは述べています。

本社: ワシントン州レドモンド

CEO: トッド・ピーターズ

BrightVolt は 1998 年に設立され、ポリマー電解質ベースの全固体リチウムイオン電池を開発してきました。

同社によれば、セルに必要な部品は 3 つではなく 2 つだけなので製造が容易で、ポリマーが接着剤の役割を果たし、電池を薄く柔軟に保つことができるという。

これまでのところ、建設機械会社のベンチャーキャピタル部門であるキャタピラー・ベンチャーズから投資を集めている。

本社: 台湾桃園市

CEO: ヴィンセント・ヤン

Prologium の固体リチウム セラミック バッテリー技術は、より多くのエネルギーを貯蔵し、さまざまな温度でさまざまなデバイスで使用することを目的としています。

ベトナムの新進気鋭のEVメーカーVinFastからの投資も含め、これまでに8億7,300万ドルを調達している。

同社は今年初め、メルセデスとセルを開発する合意を発表しており、今後数年のうちに自動車メーカーのテスト車両に導入される可能性がある。

本社: ワシントン州ウッディンビル

CEO: リック・リュッベ

ワシントンに拠点を置く新興企業 Group14 も、グラファイトに代わるシリコン複合材料を製造している。 しかし、この会社が際立っているのは、国内のサプライチェーンを重視していることだ。

ここ米国ではEVバッテリー用の十分な材料が不足するのではないかという懸念が、特に自動車の生産が増加した今年、自動車メーカーの会話を支配している。 そこで Group14 はシアトル近郊のウッディンビルに国内商業製造施設を開設しました。

Group14 のシリコンカーボン粉末は、従来のリチウムイオン電池よりも優れた性能を発揮し、リチウムおよび全固体電池の化学的性質と互換性があります。

今年初めにポルシェ主導のラウンドで4億ドルを調達した。

本社: ミシガン州アナーバー

CEO: マシュー・カッパーズ

Coretec は、リチウムイオン電池の負極に配置する新しいシリコン ナノ材料に特に取り組んでいます。

シリコン製造用途の原料として使用される液体シリコン化合物であるシクロヘキサシランをベースとしたシリコン薄膜およびナノワイヤ製造の分野ですでに活躍している Coretec は、Endurion 電池プロジェクトに着手してまだ 1 年です。

同社はアノードの製造を支援するパートナーを探しています。

Andrew Han 氏がレポートに貢献しました。

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