【音声解説】全固体電池がクルマに採用される課題は?トヨタや日産が今考えていること

【電池の本命・全固体 #1】普及のキーパーツ EVバッテリー革新

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ニュースイッチは音声メディア「Voicy」で話題のニュースをお届けする番組「ニュースイッチラジオ」の配信を始めました。配信は、毎週火曜日と木曜日の朝7時。アーカイブでいつでもお聞きいただけます。
初回は、先日公開し、大きな反響をいただいた連載「電池の本命・全固体」について、自動車業界担当の日下記者に聞きました。紹介した記事を合わせて、放送をお楽しみください。
実際の放送はこちら↓↓↓

カーボンニュートラルの潮流に乗り「全固体電池」への注目が高まっている。現在はスマートフォンやパソコン、自動車、住宅までさまざまな領域でリチウムイオン電池が使われている。従来のリチウムイオン電池は電解質が液体なのに対して、全固体電池は文字通り固体だ。液漏れの心配がない安全性や、充電時間が短い利便性などの特徴がある。各業界が注目する全固体電池の開発動向を追う。

航続距離長く

電動化が加速する中、自動車業界で電池の開発競争が激しくなっている。電気自動車(EV)などの電動車に搭載される液系リチウムイオン電池の性能向上と合わせて、今後登場が待たれるのは全固体電池だ。全固体電池は液系電池よりエネルギーを高密度化でき、電動車の航続距離を飛躍的に伸ばせる。

富士経済(東京都中央区)によると全固体電池の世界市場は2020年見込みの34億円に対して、35年には2兆1014億円に急拡大すると予測される。電動車などで利用が見込まれる硫化物系の全固体電池がけん引すると見られる。期待が高まる一方、課題もある。その一つが材料開発だ。

電極割れ防ぐ

20年代前半に全固体電池の実用化を目指すトヨタ自動車。実現に向けて「充放電の際に膨張収縮しにくい材料を開発する必要がある」とパワートレーンカンパニー幹部は話す。

材料(粒子)の膨張収縮は電極体の“割れ”を起こす。リチウムイオンの通り道が途切れるため、電池性能が低下してしまう。全固体電池を長期利用する上でも課題だ。これらの課題を解決できる材料ができれば「全固体電池の開発は大きく前進する」(パワートレーンカンパニー幹部)とみている。

さらに固体電解質は水分に弱い。大気中の水分に触れても変質する。水分に強い材料も探索中だ。難題の材料開発では海外の大学や研究機関との連携も進めている。

また、厳格な水分管理が求められる全固体電池の生産にはドライルームなどの専用設備が必要だ。ただ密閉系では作業性が低く量産には不向き。トヨタでは気流などを活用して、開放系でも乾燥状態を保ちながら生産できる工程開発に取り組んでいる。

全固体電池を普及させるにはニーズ探索がカギを握る。「液系リチウムイオン電池に対して、全固体電池ならではのメリット、特性が発揮できる搭載車両をしっかり見極めることが大事だ」(同)という。

コスト競争力

日産自動車も全固体電池の開発を進めている。「全固体電池は内燃機関並みにコスト競争力のある電動車を実現する、キーアイテムの一つして有望だ」(日産関係者)とする。開発の課題は車用途として必要なエネルギー密度、耐久性、安全性、量産のための技術などを挙げる。

全固体電池は海外の自動車メーカー勢も開発に力を入れ、実用化に向けた期待が高まっている。ただ液系リチウムイオン電池が行き渡るなか、全固体電池の投入には経済合理性や消費者ニーズなどの視点も欠かせない。

【日下記者の解説より】
―今後の取材の注目ポイントは?

いつ全固体電池を搭載した車が発売されるのか、というところです。2025年までか、2030年ごろか、今の液体系電池をしのぐ性能をしっかり出せるのか、もポイントです。今のリチウムイオン電池も性能を上げていこうという開発は引き続き行われています。ポテンシャル、コストを見極めながらの実用化になるでしょう。

ニュースイッチでは、全固体電池に関連したオンラインイベント「全固体電池入門の入門 第2回 ビジネス視点で解説 自動車業界へのインパクト」を開催します。
講師はホンダでリチウムイオン電池の開発に携わり、その後、サムスンSDIの常務として電池事業の陣頭指揮をとり、現在は名古屋大学未来社会創造機構客員教授でエスペック㈱上席顧問を務める佐藤登氏です。
昨年には「電池の覇者 EVの運命を決する戦い」(日経新聞社)を上梓、業界に最も精通する同氏と、日刊工業新聞の自動車担当記者が「ここだけの話」をします。

2021/7/2(金) 14:00 ~ 15:30
<<申し込みはこちらから>>
一般 :¥5,500(税込) 前回参加者 :¥4,400(税込)
※前回(5月21日)参加された方は、特別料金(1,100円割引)にてお申込いただけます。お申込方法は、別途お送りしているメールをご確認ください。
申し込み締切 2021年7月1日(木)12:00

日刊工業新聞2021年4月21日

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