これでなっとく！エネルギー（11）全個体電池とは？〜全個体電池を制するものはEVを制するの？？

最近、全個体電池に関するニュースが散見されるようになりました。そこで今回は全個体電池について調べてみました。まだ本格的な実現はされていませんが、全個体電池の開発は、どうやらEVの覇権を握る重要な技術らしいです。

全固体電池とは、電流を発生させるために必要な「電解質」という液体を固体にした電池のことです。

電池は電極となる２種類の金属と電解液で構成されており、電子をもつイオンが電解液のプールの中を泳ぐことで、正極から負極の間に電子を通し電気を発生させています。

そのためにはイオンが素早く動き回れるように、正極と負極を電解液に浸す必要があります。

この構造は一般的な乾電池や車の鉛バッテリー、そしてPCや携帯電話に使われるリチウムイオン電池に至るまで、一次電池・二次電池を問わず、すべて共通です。

電池に使われる電解液マンガン乾電池（一次）・・・塩化亜鉛または塩化アンモニウム水溶液
アルカリ乾電池（一次）・・・水酸化カリウム水溶液
ニカド電池（一次）・・・水酸化カリウム水溶液
鉛蓄電池（二次）・・・希硫酸（硫酸水溶液）
リチウムイオン電池（二次）・・・有機電解液

これらの中でも、軽い、密度が高いなど、電子の運び屋として最高レベルの性能を有しているリチウムイオンを使った電池の出現は、現在のモバイル社会を支える大きな原動力になりました。

リチウムは水と反応して燃える性質があるため、電解液は水溶液ではなく、有機電解液（リチウム電解質塩を各種の有機溶媒に溶かしたもの）が用いられています。しかし有機電解液は可燃性のため熱やちょっとしたショートでも発火の恐れがあります。

そこで電極同士が絶対に接触しないように正極と負極の間にセパレータと呼ばれる絶縁物質（イオンは通す）を挟み、かつ、簡単に電池が変形したり破損することがないよう、なるべく頑丈な容器で包むという工夫がされています。

ところがリチウムイオン電池がEVの電源として車に搭載されるようになると、この安全のためのしくみが電池の重量を大幅に増やす結果となり、EVの性能を上げていくための障害となってきました。

車は高温になるだけでなく、衝突による衝撃から電池を守るためにも、安全性には十分配慮しなければなりません。

しかしEVの電池はリチウムイオン電池モジュールを何十個もつなげて大容量を実現しているため、単体の電池を頑丈にすればするほど、重さへの影響が何十倍にも大きくなり、安全性を増すほどにEVの性能が落ちるというジレンマを抱えています。

そこで近年はこの課題を解決するために、危険な有機電解液を固体の電解質に置き換えた全個体電池が注目され始め、多くの会社が実現に向けて開発競争に続々と参入する現状に至りました。

実用レベルの全固体電池は長年開発できないと考えられていました。ところが、固体であるにも関わらず、内部で電子を運搬するイオンが動き回り十分な電気を流すことができる物質が次々と発見されたため、全個体電池の実用化がにわかに現実味をおびてきました。

ですが、それぞれに課題があり、突き抜けた存在となるブレイクスルーの技術はまだ確立していません。

もし全個体電池が実現すると、以下のようなメリットがあるといわれています。

全固体電池に共通する特性

全個体電池の開発は世界中で日本が一番進んでおり、中でもトヨタは日本の全個体電池の先駆者でもある出光興産と組んで、早期の実現を目指しています。（2027～2028年に市場投入すると宣言）

また全個体電池はEV電池だけでなく、モバイル用のバッテリーとしても十分有効ですが、小さなサイズのものはすでに一部で商用化されているそうです。

現在、日本国内で全個体電池に取り組んでいる企業は20社以上あり、最近は中国なも猛追してきています。

EVの覇権を握るといわれる全個体電池をどこが一番先に実現させるのか？が大きな注目の的となっています。

（ミカドONLINE編集部）

人気の記事