
この記事をまとめると
■EVはバッテリーに関するデメリットが多く挙げられている
■充電が一瞬で終わる「量子バッテリー」の研究が進んでいる
■実用化には程遠く世の中的には先に全固体電池が量産化される計画だ
一瞬で充電が終わる夢のバッテリーとは
EV(電気自動車)の普及において、「バッテリーがネックになっている」という意見を見かけることが多い。自動車メーカーの立場でいえば、バッテリーの調達コストの高さが普及の壁になっているといえるし、ユーザー目線では、長い充電時間や安全性に課題ありと感じている人も多いだろう。
たしかに、電解液を使う現状のリチウムイオンバッテリーについては、一定のリスクはある。一般ユーザーが生活の範囲で感じるリスクとしても、航空便へのもち込み制限などの輸送面での課題や、衝撃などで炎上してしまうケースがあることは、知られているだろう。
そこで期待されているのが「全固体電池」だ。電解液を固形にすることで、発火リスクを抑えるなど安全性は高まる。劣化にも強いため、高速充電への対応も可能で、さらにエネルギー密度を向上させることもできる。まさにEVのバッテリーとしては理想的な性能をもつもので、全固体電池は「究極の次世代バッテリー」と紹介されることも多い。
しかし、全固体電池がバッテリーの最終進化形とは限らない。じつは、もっとすごいバッテリーが研究されている。それが「量子バッテリー」だ。「量子」という言葉から想像できるように、量子力学的な現象を利用して充放電を行うエネルギーストレージである。
リチウムイオンバッテリーなどの従来のバッテリーは、化学反応によって電気を溜めたり放出したりするが、量子バッテリーは、「量子もつれ」や「量子重ね合わせ」といった現象を利用する。残念ながら、量子力学的な現象について簡単に正しく記すことはできないが、次世代のエネルギーストレージ概念として研究が進んでいるのは間違いない。
そして、未来のEV用バッテリーとして期待されるのは、量子バッテリーに充電が超高速であるという特徴があるからだ。
結論的に書けば、量子バッテリーは規模が大きくなるほど充電効率が上がり、原理的には一瞬(フェムト秒=1000兆分の1秒)で充電を完了できる「スーパーチャージング特性」がある。EVの充電時間というネックを解決できるソリューションになり得るのだ。
また、理論的には、量子バッテリーは劣化することも考えづらく、安全性の面でも非常に高いとされている。安全性において唯一といえる心配点は、高エネルギーに関わる周辺回路などメカニズム全般の安全設計にあるくらいだろう。
まさに理想的で夢のバッテリーといえる量子バッテリーは、はたして実現可能なのだろうか?
この手のテクノロジーは日進月歩ではあるが、現時点では量子バッテリーが量産されるのは、当分先と考えるのが妥当だ。ようやく常温で作動する量子バッテリーが実験室レベルで生まれているが、電力を保持できる時間はマイクロ秒=100万分の1秒単位であり、バッテリーとしての実用性は皆無だからだ。
電気の出し入れができるようになったといっても、100万分の1秒単位の話では、一般ユーザーのEVに搭載するレベルでないことは、言うまでもない。
もっとも、少し前までは量子バッテリーが電気を保持できる時間はナノ秒(10億分の1秒)単位といわれていた。ナノ秒からマイクロ秒への進化は、数字でいえば1000倍にあたるわけで、その勢いで進化していけば、いつかはEV用の量子バッテリーが誕生するだろう。
ただし、量子バッテリーの実用化が数年あとになるというのは考えづらい。すでに自動車メーカーが、量産を含めて数年あとの実用化に目処を立てている「全固体電池」が近未来の技術だとすれば、量子バッテリーは、はるか先の話である。
とはいえ、SF小説のような想像の世界というわけではなく、いつかは実現するであろうテクノロジーだ。なんらかのブレークスルーが起きて、量子バッテリーが実用化される未来を期待したい。
