3Dプリントでリチウム電池を大量生産！ブラックストーン工場は10GWhの生産能力を目標に

概要：ブラックストーン・リソーシズは、電気自動車市場への参入を目指し、2019年にドイツの研究開発子会社であるブラックストーン・テクノロジーズを設立しました。同社は現在、3Dプリントされたリチウム電池を大量生産すると発表した。
アンタークティック・ベアは、スイスの投資会社ブラックストーン・リソーシズがドイツのデーベルンにある新しい製造工場で3Dプリントバッテリーを大量生産すると発表したことを知った。同社は過去2年間、リチウム電池の3Dプリント技術の開発と完成に取り組んでおり、2021年12月7日のオンライン記者会見で、初の大規模3Dプリントリチウム電池工場が生産を開始すると発表した。
△ドイツ・デーベルンの新製造工場。画像はBlackstone Technologyより。
ブラックストーンの3Dプリントバッテリー
ブラックストーン社は、現在のバッテリー生産ラインは典型的には非常に単一かつ特殊化されており、一度に1種類のバッテリーしか生産できないと述べた。エネルギー集約型のプロセスは一般に非常に高価であり、電極の原料として危険な溶剤を使用することが多いです。この点で、ブラックストーンの厚層技術は、環境に優しい材料を使用しながら、より幅広いバッテリー形式をカバーし、より柔軟でコスト効率の高い代替手段として機能する可能性があります。ブラックストーン社によると、3Dプリントプロセスの動的な性質により、バッテリーのサイズや形状を顧客の仕様に合わせてカスタマイズすることもできるという。
△ブラックストーンテクノロジーの3Dプリントリチウム電池。画像はBlackstone Technologyより。
このプロセスにより、同社は従来製造された同等品に比べてエネルギー密度を約20%高め、最大220Wh/kgの密度を実現できると報告されている。その他の利点としては、最大 15% のスペース節約、20 ユーロ/kWh の材料コスト、および生産エネルギー消費の 23% 削減が挙げられます。ブラックストーン・リソーシズの創設者兼CEOであるウルリッヒ・エルンスト氏は、特許取得済みのプロセスは廃棄物を50%削減する環境に優しい純水プロセスに依存していることを明らかにした。このように、ブラックストーンはモビリティの変革と気候変動との闘いに持続可能な貢献をしています。
△ブラックストーンテクノロジー株式会社
ブラックストーンは現在、この技術でリチウムイオン電池をターゲットにしているが、同社は固体電池を含む他の電池化学にも応用できると考えている。ブラックストーン社は、この技術によりエネルギー密度がさらに70パーセント向上する可能性があると述べている。ブラックストーンは技術的な内容をあまり明らかにしなかったが、以前の報道によると、同社は固体電池にリン酸鉄リチウム（LFP）カソードを使用し、他の金属も組み合わせた可能性があるという。詳細については、「画期的な 3D プリント固体電池」をご覧ください。ブラックストーンのリン酸鉄リチウムカソード技術にはコバルトやニッケルは不要です。
10GWhの生産能力を目指す<br /> ブラックストーン・テクノロジーは当初の年間生産能力目標を500MWhに設定しており、2022年末までに目標を達成する予定であると報じられている。タイムラインはまだ設定されていないが、成長計画の第2フェーズでは年間5GWhを目標とし、第3フェーズでは最終的に10GWh以上を目指している。
△3Dプリント固体電池生産ワークフローブラックストーンテクノロジーのマネージングディレクター、ホルガー・グリツカ氏によると、同社の長期目標は秒単位で電池を生産することだという。「マシンパークがあれば、さまざまな形状やさまざまな電極および電解質材料を使用したバッテリーセルを、迅速かつ正確に、大規模かつコスト効率よく印刷できます。」これを実現するために、同社は2022年までにデーベルンの従業員を14人から38人に増やし、ライプツィヒ、ケムニッツ、ドレスデンなどの近隣都市から従業員を採用する予定です。
△発光ダイオードを搭載した5×5平方センチメートルのポーチ型バッテリー。さらに、ブラックストーンはすでに、ドイツに拠点を置くエネルギー企業であるパートナーのリオボルトと共同で、バイポーラバッテリーの開発に取り組んでいる。これにより、リチウム電池には直列に接続された複数の積層電極が含まれ、カソードとアノードの材料が共通の電極キャリア上に配置されます。ブラックストーン・リソーシズのCMOセルハト・ユルマズ氏は、同社の次のステップはパートナーのエコボルタと協力し、フォイトSEおよびオーテン・エレクトリック・トラックと連携してバッテリーシステムを開発することだと語った。目標は、電気バスにバッテリー技術を搭載することです。
3Dプリントバッテリーの分野は成長しています<br /> エネルギー貯蔵装置の 3D プリントの技術的側面は、主にニッチな分野であり、ほとんどの作業はまだ研究段階にあります。 2021年10月、スイス連邦材料科学技術研究所（EMPA）の研究者らは、3Dプリント技術を使用して新しい持続可能なスーパーキャパシタを開発しました。完全に 3D プリントされたバッテリーは、導電性カーボンとグラファイトインクでパターン化された柔軟なセルロースとグリセロールの基板で構成されています。このバッテリーは、容量を維持しながら何千回もの充電サイクルに耐えることができると言われています。詳細については、「スイスの 3D プリント技術で生分解性バッテリーを生産」を参照してください。文献アドレス: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101328.
△EMPA研究者によるバッテリーDIW 3Dプリント方法。画像はAMより。
一方、3Dプリントエネルギー貯蔵デバイスの専門企業であるSakuu Corporation（旧KeraCel）は、2021年8月に3Dプリント固体電池の生産のための新しいパイロット施設の建設を開始しました。パイロットラインは2022年初頭に完成する予定で、年間最大2.5MWhの固体電池を生産できるようになると報じられている。詳細は「全固体電池の新時代！」をご覧ください。 Sakuu の新しい 3D プリント固体電池テスト施設の生産能力は最大 2.5 メガワットです。
△Sakuuの今後のパイロット生産ラインのレンダリング。画像提供：Sakuu

参考資料: 1. ブラックストーン・リソーシズAG: 3Dプリントリチウムイオン電池の市場投入に関する記者会見が2021年12月7日にオンラインで開催されます
2. ブラックストーン、3Dプリント技術を使ったリチウムイオン電池の量産を開始
3. ブラックストーン・リソーシズのバッテリー技術
4. リチウムが人気商品になった経緯 | WSJ
5. 画期的な3Dプリント固体電池！ブラックストーンのリン酸鉄リチウム正極技術はコバルトやニッケルを必要としない
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