リチウム電池は製造コストが高く、リサイクルが難しい場合があります。リチウムの採掘は危険であるという主張もあります。メーカーは他の金属にも目を向けて、何が提供できるかを検討しています。
リチウム電池はここ数年で電気自動車（EV）に革命をもたらしました。これらは、携帯電話、電子タバコ、太陽光発電バックアップストレージ、電動歯ブラシ、工具、ラップトップなどの他の製品にも使用されています。
平均して、電気自動車のバッテリーは約 8kg のリチウムを使用しますが、さらに多くのリチウムを使用できるものもあります。たとえば、テスラのバッテリーの一部には約 62.6kg のリチウムが使用されています。
リチウム電池は高価で抽出が困難なため、製造するには大量の水と重金属を大量に使用する技術が必要です。リチウムの抽出は、鉱物廃棄物だけでなく、土壌浸食や水質汚染も引き起こします。
リチウム採掘は、特にコンゴ民主共和国（DRC）などの金属が豊富な国で、児童労働や強制労働などの非倫理的行為と深く結びついています。
さらに、リサイクルも難しく、年間の廃棄量が多くなります。
一部の企業は現在、リチウム電池の他の代替品に注目しています。リチウムは依然としてグリーンエネルギーへの移行に不可欠であると考えられており、新しい代替エネルギーへの投資と探索がまだ不足しているため、これは依然として課題である。
マンガンはリチウム電池の有力な代替品でしょうか?
マンガン電池は、リチウム電池の代替電池として近年注目されています。通常、コバルト、ニッケル、リチウムがEVバッテリーで最も需要の高い金属ですが、マンガンも有用です。
これは EV の正極材料であり、安全性、エネルギー密度、コスト効率を向上させるように設計されています。平均的なEVバッテリーは約20kgのマンガンと14kgのコバルトで構成されています。
マンガンはリチウムよりも採掘コストが安く、入手可能な量もはるかに豊富です。コバルト採掘はいくつかの人権問題に巻き込まれており、採掘されたニッケルのほとんどは電気自動車での使用には適していないため、電池用のマンガンへの関心が高まっています。
カナダのマンガン鉱山会社マンガンXエナジー社の最高経営責任者（CEO）マーティン・ケップマン氏はインタビューで、「マンガンはリチウムイオン電池分野における破壊の候補である。マンガンには改善の可能性を秘めた元素的性質がある」と語った。密度、容量、充電可能性、安全性、バッテリー寿命など、北米のマンガン資源を確立するのにこれ以上のタイミングはありません。
「より環境に優しい技術と二酸化炭素排出量の削減が世界的に推進されている中、マンガン X は、電子機器、スマートフォン、エネルギー貯蔵用の小型電池に至るまで、充電式電池業界にマンガンの国内供給を提供するリーダーシップを発揮する準備ができています。 EV およびハイブリッド電気自動車業界に。」
テスラとフォルクスワーゲンは、現在マンガン電池の使用を検討している最も著名な企業の2社であり、イーロン・マスク氏は最近、マンガン電池には世界的な移行を推進する「可能性」があると発言したと記録に残っている。
通常、マンガンは、リチウムマンガン酸化物（LMO）電池、リン酸鉄マンガンリチウム電池（LiFeMnPO4）、正極であるリチウムマンガンスピネルなどのさまざまな電池でリチウムと組み合わせて使用されます。
現在、ニッケルマンガンコバルト酸化物 (NMC) 電池も人気があります。国際エネルギー機関（IEA）によると、2022年にはNMC電池が市場シェアの60％を占め、リン酸鉄リチウム（LFP）n電池が約30％、ニッケルコバルトアルミニウム酸化物（NCA）電池が約8％を占めた。
ただし、マンガンの使用量を増やすことは、リチウム電池のニッケルまたはコバルトの必要性を削減するための良い選択肢である可能性がありますが、ほとんどのマンガンは現在でもEV用のリチウムと併用されています。そのため、マンガンがEVバッテリーの主要な金属となるには、さらなる研究開発が必要になる可能性がある。
リチウム電池の他の代替品
リチウム電池の代替品として注目を集めているものの 1 つがナトリウムイオン電池です。これらはエネルギー効率が高く、急速充電が可能で、極端な温度でも安定しているため、過熱に対する強力な保護を提供します。
さらに、抽出プロセスで汚染を引き起こし、潜在的な火災の危険性がある銅、リチウム、コバルト、ニッケルが含まれていないため、他のバッテリーオプションよりも毒性が大幅に低くなります。
ただし、これらの電池はリチウム電池ほど多くのエネルギーを蓄えることができないため、大規模な採用には適さない可能性があります。また、ナトリウムイオン電池はまだ比較的新しい電池技術であるため、そのサプライチェーンと入手可能性はリチウムほど発達していません。
亜鉛ベースの電池、または亜鉛イオン電池も、最近関心が高まっているもう 1 つの電池技術です。リチウムよりも環境に優しいと考えられており、大量に存在するため、安価で採掘が容易です。
亜鉛ベースのバッテリーはメンテナンスの手間がかからず、安全性やパフォーマンスの問題を常に監視する必要がありません。幅広い動作温度と低出力を備えているため、懐中電灯やリモコンなどの低電力アプリケーションに最適です。ただし、亜鉛電池はリチウム電池に比べて密度が中程度であるため、それほど多くのエネルギーを蓄えることができない可能性があります。
リチウム電池に代わるもう 1 つの固体電池は、特に電気自動車にとって、はるかにコンパクトで強力かつ持続可能なものです。それだけでなく、全固体電池はリチウム電池よりも小型で軽量です。また、安全性も高く、容量と航続距離が長く、二酸化炭素排出量が低くなります。
充電容量が速く、リチウム電池の場合は 20 分から 12 時間かかるのに対し、10 ～ 15 分で充電できます。ただし、全固体電池は製造コストが高く、サプライチェーンがまだ発展途上であるという欠点があります。