スマートフォンのバッテリーを根本から改革するための熾烈な競争

もしスマートフォンでこれを読んでいるなら、それは爆弾を抱えているようなものです。保護スクリーンの下では、リチウム――水に触れると発火するほど揮発性の高い金属――が、現代社会の多くのエネルギー源となっている激しい化学反応によって分解され、再び組み合わされています。

リチウムは、携帯電話やタブレット、ノートパソコンやスマートウォッチ、電子タバコや電気自動車など、私たちの生活に欠かせない存在です。軽く、柔らかく、エネルギー密度が高いため、携帯型電子機器に最適です。しかし、消費者向けテクノロジーが進化するにつれ、リチウムイオン電池は追いつくのに苦労しています。そして今、世界がリチウム依存に囚われているまさにその時、世界中の研究者たちは、私たちの生活を動かす電池の革新に奔走しています。

巨大な明るい画面、高速処理、高速データ接続、そして薄型化の流行により、一部のスマートフォンは1日中充電なしで過ごすのが困難になっています。しかも、1回以上充電が必要になることも少なくありません。2年も経つと、バッテリー寿命が急激に低下し、廃棄処分となるデバイスもあります。

銀色のリチウムの大きな強みは、同時に最大の弱点でもある。不安定で、爆発する可能性があるのだ。ノートパソコンのリチウムイオンバッテリーは、手榴弾と同じくらいのエネルギーを蓄えている。「ポケットにスマートフォンを入れているのは、ポケットに灯油を入れているのと同じだ」と、アイオニック・マテリアルズの創業者兼CEO、マイク・ジマーマン氏は言う。

ジマーマン氏は、マサチューセッツ州ウォーバーンにある自社の研究所で、その影響を目の当たりにしてきました。ある実験では、機械がバッテリーパックに釘を打ち込むと、バッテリーパックは電子レンジで加熱したポップコーンの袋のように急速に膨張し、その後、明るい閃光を放ちながら発火します。過去50年間のバッテリー研究は、性能と安全性の綱渡りのようでした。限界を超えさせずに、リチウムから最大限の性能を引き出そうとする努力です。

だから今は我慢している。モバイルバッテリー（人々がバッテリーを補充するために使う、かさばる電池とケース）の世界市場は、2022年までに250億ドルに達すると予測されている。しかし、消費者は次から次へとアンケート調査で、スマートフォンで最も重要な機能としてバッテリー持続時間を挙げている。今後10年間で電力を大量に消費する5Gが普及するにつれ、この問題はさらに悪化するだろう。この問題を解決できる者には、莫大な報酬が用意されている。

Ionic Materialsは、バッテリーを根本的に見直す壮大な競争に挑む数十社の企業の一つに過ぎません。この競争は、出だしの失敗、激しい訴訟、そしてスタートアップの失敗に悩まされてきました。しかし、10年にわたるゆっくりとした進歩を経て、希望が見えてきました。世界中のスタートアップ企業、大学、そして潤沢な資金を持つ国立研究所の科学者たちは、高度なツールを用いて新素材の探索に取り組んでいます。彼らは、スマートフォンのバッテリーのエネルギー密度と寿命を大幅に向上させ、数秒で充電して一日中使える、より環境に優しく安全なデバイスを開発する寸前まで来ているようです。それはまさに爆発的な道のりでした。

電池は化学物質を分解することで電気を発生させます。1799年、イタリアの物理学者アレッサンドロ・ボルタがカエルに関する論争を解決するために発明して以来、あらゆる電池は共通の主要部品、すなわち2つの金属電極（負に帯電する陽極と正に帯電する陰極）で構成されており、これらは電解質と呼ばれる物質によって隔てられています。

電池を回路に接続すると、陽極の金属原子が化学反応を起こします。金属原子は電子を1つ失い、負に帯電したイオンとなり、電解液を通って正極の陰極へと引き寄せられます。同時に、同じく負に帯電した電子も陰極へと流れ込みます。しかし、電子は電解液を通過するのではなく、回路を通って電池の外側を巡り、接続されている機器に電力を供給します。

陽極の金属は最終的に原子を使い果たし、電池の電力が尽きます。しかし、充電式セルでは、電流を流すことでこのプロセスを逆転させることができ、イオンと電子を陽極に戻し、再び利用できるようになります。

純金属で作られた電極は、原子の絶え間ない押し引きに耐えられず、崩壊してしまうため、充電式セルでは、繰り返しの充電サイクルを通して陽極と陰極の形状を維持できる材料の組み合わせを使用する必要があります。これは、反応性元素のための「部屋」を持つアパートの建物に例えることができます。充電式バッテリーの性能は、建物が崩壊することなく、これらの部屋でイオンをどれだけ速く、どれだけ完全に出し入れできるかによって大きく左右されます。

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1977年、ニュージャージー州リンデンにあるエクソン社の工場で働いていた若いイギリス人科学者、スタン・ウィッティンガムは、アパートの壁と床にアルミニウムを使用し、活物質としてリチウムを用いた陽極を開発した。彼がこの電池を充電すると、リチウムイオンが陰極から陽極へと移動し、アルミニウム原子間の空隙に溜まった。放電すると、リチウムイオンは逆方向に、つまり電解質を通って陰極側の空隙へと戻った。

彼は世界初の充電式リチウム電池を開発した。コインサイズのセルで、ソーラー腕時計を動かすのに十分な性能を持っていた。しかし、より多くのイオンを出し入れするために電圧を上げようとしたり、セルを大きくしようとしたりすると、発火が続いた。ついに地元の消防署は、訪問費用を徴収すると脅した。

そして1980年、オックスフォード大学に勤務していたアメリカ人物理学者ジョン・グッドイナフが画期的な発見を成し遂げた。福音派のクリスチャンで、第二次世界大戦中にアメリカ陸軍の気象予報士として従軍した経験を持つグッドイナフは、金属酸化物の専門家であり、ウィッティンガムが使用したアルミニウム化合物よりも、リチウムをより強固に閉じ込めることができるのではないかと考えていた。

彼は二人のポスドク研究者に、周期表を体系的に順に調べるよう指示し、リチウムと様々な金属酸化物の組み合わせを試験し、それらが崩壊する前にどれだけのリチウムが引き抜かれるかを調べさせた。最終的に彼らは、リチウムと、中央アフリカ全域で発見される青灰色の金属であるコバルトの組み合わせにたどり着いた。

リチウムコバルト酸化物は、リチウムの半分が抜けても耐えられる。正極として使用した場合、この材料は大きな進歩を示した。小型デバイスにも大型デバイスにも適した軽量で安価な材料であり、市場の他のどの材料よりもはるかに優れている。

今日、グッドイナフのカソードは地球上のほぼすべての携帯機器に搭載されていますが、彼はそこから一銭も得ていませんでした。オックスフォード大学は特許取得を拒否し、グッドイナフは権利を放棄しました。しかし、この特許取得によって可能性は大きく変わりました。

1991年、ソニーは10年にわたる改良を経て、グッドイナフのリチウムコバルト酸化物正極と炭素負極を組み合わせ、新型カムコーダーCCD-TR1のバッテリー寿命を延ばそうと試みました。これは消費者向け製品に初めて採用された充電式リチウムイオン電池であり、世界を変える出来事となりました。

ジーン・ベルディチェフスキーはテスラの7番目の従業員でした。電気自動車メーカーであるテスラが2003年に設立された当時、バッテリーのエネルギー密度は10年間着実に向上しており、年間約7%の伸びを示していました。しかし、2000年代半ばになると、彼は性能が頭打ちになり始めていることに気付きました。ここ7、8年、科学者たちはわずか0.5%の向上にも必死に取り組んできました。

この間の進歩は、主にエンジニアリングと製造の改善によるものでした。「今日の化学物質が使われ始めて27年になりますが、実際には改良が続けられてきただけです」とベルディチェフスキー氏は言います。材料はより純粋になり、電池メーカーは各層を薄くすることで、より多くの活物質を同じスペースに詰め込むことができるようになりました。ベルディチェフスキー氏はこれを「缶から空気を抜く」ことと呼んでいます。

しかし、それには独自のリスクが伴います。現代のバッテリーは、カソード、電解質、アノードの材料が交互に積層された超薄層構造で、銅とアルミニウムの集電体でしっかりと挟まれており、電子をセルから必要な場所へと運びます。

一部の高級バッテリーでは、正極と負極の接触や短絡を防ぐために挟み込まれるプラスチック製のセパレーターが、わずか6ミクロン（人間の髪の毛の約10分の1）と非常に薄く、圧縮による損傷を受けやすくなっています。そのため、航空会社の安全ビデオでは、携帯電話がセパレーターに落ちた場合、座席を調整しないよう指示されています。

リチウムイオン電池のあらゆる改良にはトレードオフが伴います。エネルギー密度の向上は安全性を犠牲にする可能性があります。急速充電の導入はサイクル寿命を縮め、バッテリーの劣化を早める可能性があります。リチウムイオン電池は理論上の限界に近づいています。

グッドイナフの画期的な発見以来、研究者たちは、さらに洗練されたツールを用いて、電池の4つの主要構成要素であるカソード、アノード、電解質、セパレーターを体系的に調べることで、次の飛躍的進歩を見つけようと努めてきた。

オックスフォード大学でグッドイナフ氏の教え子だったクレア・グレイ氏は、空気中の酸素がもう一方の電極として機能するリチウム空気電池の研究に携わる多くの研究者の一人です。理論上、この電池はエネルギー密度を大幅に向上させますが、信頼性の高い充電と数十サイクル以上の駆動を実現することは、実験室でも困難を極め、ましてや現実世界の汚染された予測不可能な空気中では困難を極めます。

グレイ氏は最近（そして多くの議論を呼んだ）画期的な成果を上げたと主張しましたが、これらの問題のため、研究コミュニティの注目は主にリチウム硫黄電池に移っています。リチウム硫黄電池はリチウムイオン電池よりも安価で強力な代替品ですが、科学者たちは繰り返し充電することで正極のデンドライト形成と負極の硫黄溶解を防ぐのに苦労してきました。ソニーはこの問題を解決したと主張しており、2020年までにリチウム硫黄電池を搭載した消費者向け機器を出荷したいと考えています。

マンチェスター大学の材料科学者、シューチン・リウ氏は、グラフェンに似た2D材料を組み込むことで表面積を拡大し、保持できるリチウム原子の数を増やすことで、炭素負極の寿命を延ばそうと研究を進めています。彼はこれを、本のページ数を増やすことに例えています。同大学はまた、異なる部品を安全かつ容易に交換し、電極と電解質の様々な組み合わせをテストできる乾燥室にも投資しています。

驚くべきことに、グッドイナフ氏自身もまだこの問題に取り組んでいる。昨年、94歳にして、既存のリチウムイオン電池の3倍の容量を持つ電池に関する論文を発表したが、その論文は広く非難された。「もしグッドイナフ氏以外の誰かがこれを発表していたら、私は…まあ、丁寧な言葉を見つけるのは難しいですが…」とある研究者は言う。

しかし、数千もの論文が発表され、数十億ドルが費やされ、数十ものスタートアップが設立・資金提供を受けたにもかかわらず、ほとんどの消費者向け電子機器を動かす基本的な化学反応は1991年以来ほとんど変わっていません。消費者向け電子機器のコスト、性能、携帯性において、リチウムコバルト酸化物と炭素（現在はグラファイトの形で使用されています）の組み合わせに取って代わるものはありません。iPhone Xのバッテリーには、ソニーの初代ビデオカメラとほぼ同じ材料が使用されています。

こうして、テスラ・ロードスターのパワーセルの設計から生産ラインへの開発を指揮した後、ベルディチェフスキーは2008年にテスラを去り、新しいバッテリー化学を研究することになった。彼は特に、バッテリーの高性能化における最大の障害と見なしていたグラファイトアノードの代替材料を見つけることに関心を持っていた。「グラファイトはもう6、7年も限界に達しています」と彼は言う。「今日のバッテリーでは、基本的に熱力学的容量でしか使われていません。」

2011年、彼はテスラの元同僚であるアレックス・ジェイコブス氏、そしてジョージア工科大学の材料工学教授であるグレブ・ユーシン氏と共に、シラ・ナノテクノロジーズ社を共同設立しました。ベイエリアのアラメダにある彼らのオフィスは、オープンプランのレイアウトで、アタリゲームにちなんで名付けられた会議室、そして炉やガス管が並ぶ工業実験室を備えています。

3人は、この問題に対するあらゆる潜在的な解決策を検討した結果、理論的観点から最も有望な材料としてシリコンに着目した。あとは技術を実際に機能させるだけだった。彼ら以前にも多くの研究者が試みては失敗していた。ベルディチェフスキーと彼の同僚たちは、成功できると楽観視していた。

シリコン原子1個はリチウムイオン4個と結合できるため、同重量のグラファイト負極と比較して、シリコン負極は10倍のリチウムを貯蔵できます。この潜在能力から、国立研究機関や、ベンチャーキャピタルから多額の資金提供を受けているAmprius、Enovix、Enviaといったスタートアップ企業が、シリコン負極に長年関心を寄せてきました。Enviaは、生産計画の不履行によりゼネラルモーターズ（GM）との確執で世間を騒がせました。

バッテリーの充電時にリチウムイオンが陽極に付着すると、陽極はわずかに膨張し、使用すると再び収縮します。充電サイクルを繰り返すと、この膨張と収縮により、陽極表面にプラークのように形成される保護物質である固体電解質界面層が損傷します。この損傷が副反応を引き起こし、バッテリー内のリチウムの一部を消費します。「リチウムは役に立たないゴミとして閉じ込められてしまうのです」とベルディチェフスキー氏は言います。

これが、スマートフォンが経年劣化で容量が低下し始める主な理由です。グラファイト製の陽極は約7%膨張・収縮するため、約1000回のフル充電サイクルに耐え、その後性能が劇的に低下し始めます。これは、スマートフォンを毎日充電した場合、約2年間に相当します。しかし、シリコン粒子はリチウムを大量に保持するため、充電時にはるかに劇的に膨張し、最大400%にも達します。ほとんどのシリコン陽極は、数回の充電サイクルで破裂してしまいます。

シラさんは研究室で5年以上かけて、腫れの問題に取り組むためのナノ複合材料を開発しました。

グラファイトアノードをアパートに例えると、すべての部屋が同じ大きさで、密集しているアパートだとベルディチェフスキー氏は説明する。彼らは3万回以上の試行錯誤（柱と部屋の組み合わせ）を経て、各階にシリコン原子がリチウムを取り込む際に膨張する空間を持つアノードを作り上げてきた。「この余分な空間を構造物の中に閉じ込めるのです」と彼は言う。これにより、アノードの外形と形状を安定させながら、膨張を実現している。

ベルディチェフスキー氏によると、来年メーカーに提供開始予定のシラ・ナノテクノロジーズ社製材料の最初のバージョンは、エネルギー密度を20%向上させ、最終的には40%の向上を実現すると同時に安全性も向上させる可能性があるという。「シリコンは限界から一歩引くことを可能にします」と彼は言う。「1～2%の限界を縮めることで、安全マージンを大幅に拡大できるのです。」

重要なのは、既存の設計に直接組み込むことができることです。アジアのバッテリーメーカーは電気自動車時代に備えて工場の生産能力増強に躍起になっていますが、ベルディチェフスキー氏は、現在の製造プロセスに適合しないものは排除される可能性があると考えています。「リチウムイオンに代わる技術が今存在していなくても、市場に出る頃には数千万台規模の設置台数に直面することになるでしょう。」

バッテリーの充放電時、リチウムイオンは二つの電極の間を飛び交いますが、元の電極まで到達するのが困難な場合があります。特に急速充電の場合、リチウムイオンは電極の外側に蓄積され、時間の経過とともに枝分かれしたデンドライト（樹状突起）へと成長し、洞窟の天井の鍾乳石のように形成されます。最終的には、窓ガラスに付いた霜のように見えるこれらのデンドライトは、電解液を完全に貫通し、セパレーターを貫通して反対側の電極に接触することで短絡を引き起こす可能性があります。

層が密集するほど、このリスクは高まり、許容誤差は少なくなります。Samsungが昨年経験したように、製造工程を間違えると損害とコストが発生する可能性があります。Galaxy Note 7タブレットのバッテリー内部で、小さな製造欠陥が原因でショートが発生しました。一部のデバイスでは、陽極と陰極が接触してしまい、Samsungは推定34億ポンドのリコール費用を負担しました。このような事態が発生すると、「セルは非常に高温になります」とIonic MaterialsのZimmerman氏は説明します。「高温になると、液体電解質が熱暴走を起こし、最終的には発火して爆発します。」

リチウムは非常に危険なため、リチウムイオン電池に含まれるリチウムの量は実際にはそれほど多くなく、わずか2%程度です。しかし、スタン・ウィッティンガムが1970年代に試みたように、純粋な金属リチウムを安全に組み込む方法、そしてコバルト酸化物の殻からリチウムを解放する方法があれば、エネルギー密度を10倍に高めることができる可能性があります。これは電池研究における「聖杯」と呼ばれており、ジマーマンはそれを発見したのかもしれません。

彼は、バッテリーのエネルギー密度向上における最大の障害は実は電解質だと考えている。液体電解質に浸した物質の使用は徐々に移行し、ゲルやポリマーへと移行してきたが、これらは依然として一般的に可燃性であり、熱暴走の加速を食い止めることはできない。

ジマーマン氏自身も認めているように、彼は「電池の専門家」ではない。彼の専門は材料科学、特にポリマーであり、ベル研究所で14年間勤務し、タフツ大学で教鞭を執った後、起業家として独立している。

2000年代初頭、彼は充電式バッテリーに興味を持つようになりました。当時、液体電解質から固体電解質への移行を目指す取り組みがいくつか行われていました。「原理的には、固体電解質はより安全なので、より高出力で動作させることができます」と、ベテランのエネルギー貯蔵科学者であるドナルド・ハイゲート氏は説明します。「同じ用途であれば、より小型のセルで済みます。」しかし、それらのバッテリーは主にセラミックやガラスベースであったため、脆く、大量生産が困難でした。

プラスチックは既に電池のセパレーターとして使われていました。セパレーターとは、電解質の中央に挟まれ、電極同士の接触を防ぐ役割を担っています。ジマーマンは、適切な材料を見つけることができれば、液体とセパレーターを廃止し、プラスチックの固体層で置き換えることができると推論しました。この固体層は難燃性を備え、層間のデンドライト成長を防ぐという利点も持ち合わせています。

ジマーマン氏は、Ionic Materials社で、電子が金属中を移動する仕組みをモデルにした、全く新しい伝導メカニズムを持つポリマーを開発しました。これは、室温でリチウムイオンを伝導できる初の固体ポリマーです。この材料は柔軟で低コストであり、あらゆる過酷な使用にも耐えます。Ionic Materials社は、バッテリーパックにドライバーを突き刺したり、銃弾を撃ち込んだり、ハサミで切り取ったりしても、バッテリーパックが加熱したり電子の流れが止まったりすることはありませんでした。

ある実験では、試作品を防弾チョッキの試験に使われる弾道学施設に送り、9mm弾を撃ち込んだ。平らな銀色の袋状のセルは、電源を慎重に取り除いたサムスン製タブレットに2本のワイヤーで接続されていた。弾丸が命中すると、バッテリーは火山のように噴火した。スローモーション映像では、クレーターからプラスチックと金属が溶岩のように噴き出す様子が映し出されている。しかし、バッテリーパック内部では噴火も爆発も発火も起こらなかった。1回、2回、3回と命中するたびに、デバイスはオンの状態を維持した。「ポリマーなら安全だと常に考えていました」とジマーマンは言う。「その後もバッテリーが機能し続けるとは考えていませんでした。」

ジマーマン氏によると、このポリマーはリチウム金属への移行を可能にし、リチウム硫黄やリチウム空気といった新しい電池化学構造の採用を加速させるという。しかし、長期的な将来はリチウムの先にあるかもしれない。「デバイスの性能向上には、この改良だけでは追いつけません」と、マンチェスター大学の研究者であるリュー氏は言う。リュー氏は、おそらく大槌で解決しなければならない問題に、ノミでコツコツと取り組んでいる。「革命が必要なのです」

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ジョン・グッドイナフがリチウムイオンの画期的な発明の権利を譲渡した場所、オックスフォードシャーの広大なハーウェル科学イノベーションキャンパスで、スティーブン・ヴォラーはドリンクコースターとほぼ同じ大きさと形の炭素繊維の塊を高く掲げている。

50代後半のマンチェスター・シティの熱烈なファンであるフェラー氏は、IBMでソフトウェアエンジニアとして勤務した後、インターネットの草分け的存在の一つであるNetscapeに入社しました。AOLに買収された後、1年間ガーデニング休暇を取っていた時、ノートパソコンのバッテリー駆動時間の短さに不満を募らせ、何か対策を講じようと決意しました。

彼の最初のアイデアは、水素燃料電池を使ってバッテリー寿命を延ばすことだったが、その揮発性は携帯型電子機器にとって克服できない課題であることが判明した。「空港のセキュリティチェックを水素を持って通過するのは非常に困難です」と彼は言う。その後、オックスフォード大学の知人を通じて、スーパーキャパシターに似た挙動を示す超高速充電材料に関する興味深い研究の話を耳にした。バッテリーが化学的にエネルギーを蓄えるのに対し、スーパーキャパシターは風船に集まる静電気のように、電界でエネルギーを蓄える。

スーパーキャパシタの問題は、バッテリーほど多くのエネルギーを蓄えることができず、しかもすぐに放電してしまうことです。リチウムイオン電池は、あまり使わなければ2週間も充電を維持できます（昔のノキアを覚えていますか？）が、スーパーキャパシタは数時間で放電してしまいます。

業界の中には、スーパーキャパシタとバッテリーを組み合わせることで、スマートフォンなどの電力を大量に消費する消費者向けテクノロジー機器に大きなメリットをもたらす可能性があると考える者もいる。ドナルド・ハイゲート氏は、一日中使えるスマートフォンを開発しようとするのではなく、スーパーキャパシタを使えば、1～2分で充電でき、さらにバックアップとしてリチウムイオン電池も内蔵するハイブリッドスマートフォンを開発できると述べている。「もし非常に急速充電が可能なら、電磁誘導ループに載せておけば、コーヒーをかき混ぜている間に充電できます」と彼は言う。

ヴォラー氏は、さらに上を目指せると考えている。2013年にZapGoを設立し、スーパーキャパシターと同等の速さで充電でき、リチウムイオンと同等の持続時間を持つ炭素系電池の開発に取り組んでいる。2017年11月までに従業員数は22人にまで拡大し、ハーウェルのラザフォード・アップルトン研究所とノースカロライナ州シャーロットにオフィスを構えている。同社の最初の民生用セルは、年末に向けてサードパーティ製品に搭載される予定で、自動車用ジャンプスタートキットや、充電時間を8時間から5分に短縮する電動スクーターなどがその一例だ。

彼が手に持っているカーボンファイバーの塊はバッテリーで、燃えない固体電解質と、表面積を増やすためにナノ構造カーボンでコーティングされたアルミニウムの薄い層でできた2つの電極を備えている。「ヒマラヤ山脈のような見た目にしたいんです」とヴォラーは言うが、顕微鏡で見ると、むしろ街のスカイラインのシルエットのようだ。ZapGoの技術の鍵は、電解質をマジックテープのように上からシームレスにカーボンのスカイラインにフィットさせることで、効率を高め、漏れの量を減らすことにある。

最大の利点は長寿命です。ZapGoのセルストアは従来のバッテリーよりも風船のように充電されるため（Voller氏曰く「化学反応は起こっていない」ため）、10万回の放電サイクルに耐えられるとVoller氏は主張しています。これはリチウムイオンの100倍の性能で、毎日スマートフォンを充電しても30年は持ちます。

現在の第3世代ZapGoセルはまだスマートフォンを動かすほど強力ではないが、使用されている材料には電圧を上げる上での障害がないため、Voller氏は2022年、つまり「iPhone 15の頃」にはそこまでの性能が実現すると予想している。

充電インフラの変革が必要になります。スマートフォンの充電器の太い部分は、電力網からバッテリーに流れる電気の量を減速させ、劣化を抑制し、発火を防ぐように設計されています。爆発事故の一部は、そのために必要な電子部品を搭載していない安価なサードパーティ製の充電器が原因であるとされています。

ZapGoのバッテリー、あるいはスーパーキャパシタをベースにしたあらゆるシステムには、逆の機能を持つ充電器が必要になります。つまり、壁のコンセントから電力を蓄え、それを短く鋭い一撃でスマートフォンに供給するのです。研究室では、ヴォラー氏のチームがノートパソコンの電源と同程度のサイズの充電器を開発していますが、現在、より小型で効率的な製品の開発に取り組んでいます。

ダイソンデザイン工学部のサム・クーパー氏をはじめとする一部の人々は、企業が本当にそれほど長持ちするデバイスを自社製品に搭載したいのか疑問視している。「携帯電話会社にとって、次期モデル発売に合わせてデバイスを寿命に追い込むことは、明らかに利益を生むインセンティブです。この競争はもはや存在しないかもしれません」とクーパー氏は率直に述べた。ヴォラー氏も、ZapGoが保有する約30件の特許の中に、セルの寿命を人工的に低下させ、30年も持たないようにする方法が含まれていることを認めている。「私たちはそんなことはしませんが、お客様がご希望であれば提供できる能力はあります」と彼は言う。

炭素ベースのエネルギー貯蔵には、既存の技術にはないもう一つの大きな利点があります。それは、携帯電話の外部構造の一部として使用できることです。Voller氏は、現在の携帯電話のデザインに合わせてバッテリーを設計するのではなく、フレキシブルスクリーンと折りたたみ式デバイスの未来を見据えています。そこでは、すべてのデータが5G経由でクラウドから取得され、バッテリー寿命がさらに重要になります。

オフィスの狭い廊下を歩き、午後の日差しの中へ出ると、ヴォラーはダイヤモンド・ライト・ソースの影を抜けた。巨大なリング状の建物は、まるでオックスフォードシャーの田園地帯にエイリアンの宇宙船が着陸したかのようだ。内部では、研究者たちが加速光の強力なビームを用いて、微視的スケールで電池材料の可能性を探っている。リチウム硫黄電池の性能低下の原因を探り、陽極と陰極の代替材料を探しているのだ。彼らは、この分野をほぼ30年間悩ませてきた同じ問題に、今もなお取り組んでいる。

ヴォラー氏はスマートフォンを振り上げ、リチウムイオン電池の欠点を嘆いた。その欠点こそが、彼をはじめとする何百人もの人々を、この素晴らしいが欠陥のある電池を発明するという、リスクの高い競争に駆り立てたのだ。「クリップ式の電池にしろ、スマホを2台持ちにしろ、私たちは皆、それに対処するための戦略を練らざるを得ませんでした」と彼は言う。「本当におかしな話です。こんな風であってはなりません」