主要成果
NASAの研究チームは、月面の極端な温度変化や真空環境に耐えうる全固体電池プロジェクト「SPEARS（Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space）」を推進している。NASAラングレー研究センターでの熱真空試験において、プロトタイプセルは最高80℃（176 F）から最低マイナス60℃（-76 F）まで良好に動作し、マイナス80℃（-112 F）まで性能低下しつつも動作することが初めて証明された。
技術・詳細
従来のスマートフォンやノートPCに使用されるリチウムイオン電池は液体電解質に依存しているため、月面の夜間のような極低温下では液体が凍結して損傷し、逆に日中の高温（100℃ / 212 F）では正常に機能せず、真空状態では液体が蒸発するという致命的な弱点がある。SPEARSは液体電解質をセラミックまたはポリマーベースの固体材料に置き換えることで、これらの問題を解決している。
試験では、100℃（212 F）からマイナス170℃（-274 F）という激しい温度変動にさらした後でも、電池に損傷が残らないことが確認された。マイナス170℃という極低温下で即座に動作させることは不可能だが、固体電解質は液体のようには凍結しないため、生存が可能である。運用時には小型ヒーターで動作温度まで温めるだけで済むため、重量のある大規模な熱管理システムを削減でき、宇宙機や月面居住区の軽量化、コスト低減、ミッション期間の延長に寄与する。
背景・業界の文脈
本プロジェクトは、アルテミス計画を通じた人類の月面への持続的なプレゼンスを確立するための重要なツールとして位置づけられている。電極材料を変更することで、用途に応じてエネルギー密度、出力、耐久性を調整できるため、影に覆われたクレーター内で動作するドリルなどの小型工具から、月面探査車（ローバー）、宇宙飛行士用の緊急電源パック、長期間運用する科学観測機器まで、幅広いアプリケーションへの適用が可能である。
今後の展望
2026年に開始されたSPEARSプロジェクトは、当初は技術開発に重点を置き、その後は商業的な連携へと移行する計画である。現在はNASAエイムズ研究センターが、宇宙飛行に向けたテストボードや電子回路などのフライトハードウェアの開発を進めている。また、本技術は航空分野のプロジェクトから発展したものであり、将来的には自動車、スマートフォン、通信デバイス、ドローンなど、地上における携帯用電源市場へのスピンオフ展開も期待されている。
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