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EVの『全固体電池』トヨタはなぜ今なのか

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1 全固体電池とは?

今後2030年までに急速に発達するであろう、EV市場のボトルネックである航続距離や充電時間などの問題を大きく変える可能性を秘めたバッテリー『全固体電池』について説明します。

「全固体電池」は既存のリチウムイオン電池やニッケル水素電池に比べ、『充電時間が短く』、また、『電池容量も大きく』する事ができます。

 

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では「全固体電池」とはどんな電池か?
2009年以降に量産された多くのEVは「リチウムイオン電池」が採用されてきました。この「リチウムイオン電池」は、化学的な反応を利用した蓄電池であり、電池内部は正極と負極と電解液で構成されています。そして、化学反応により発生するリチウムイオンを電解液の中で行き来させることで、充電と放電を繰り返し行います。
「全固体電池」もよく似たメカニズムを利用しており、「リチウム電池」に使用していた電解液が、「全固体電池」では固体電解質に代わります。つまり、電解液(液体)ではなく、『固体電解質』(固体)の中を、イオンが自由に行き来することで、充電と放電を行います。

2 従来のリチウムイオン電池と全固体電池の違い

では、電解液(液体)から固体電解質(固体)に代わることで何が違うのでしょうか?

液体の場合、『液体特有の問題』例えば液漏れなど安定性に支障をきたす恐れがあり、液体を囲むためのカバーが必要となり電池をつないでいく時に一つ一つの電池にカバーが必要になりますが、これに対して固体電解質の場合は、カバーが不要になり液漏れもありませんし、安全に繋がります。

また、トヨタ自動車、東京工業大学の研究グループによって開発された「全固体電池」は、従来の「リチウムイオン電池」と比較して、高いエネルギー密度(単位重量あたりに貯えられるエネルギー量)、高い出力密度(単位体積あたりに放電可能なエネルギー量)を持っており、EVに搭載することで、航続距離を長く、充電時間を短くすることができるようになります。つまり、「全固体電池」の開発により、EVとして使う場合のデメリットが少なくなるようになると考えられます。

「全固体電池」は世界的にも研究が進められていますが、全固体電池はトヨタが一歩先に先んじたことを意味していると思います。日本の誇る技術力で「全固体電池」の製品化を進め、世界的な車の電動化の波に乗ること、また業界を牽引していくことが期待されます。

3 原料の奪い合いで人権侵害も

世界的に電気自動車(EV)やスマートフォンの普及が進む中、バッテリー用リチウムイオン電池の材料となる鉱物「コバルト」の需要が高まっており、世界最大の産地であるアフリカ中部のコンゴでは、劣悪な環境で子どもも採掘に動員され人権団体は同国や関係企業に、住民の生活を改善するよう訴えています。労働者の人権侵害や環境破壊を防止するため、企業のサプライチェーンに対する監視の目が世界的に強化され初めており、コンゴにもこの流れは広がってます。世界の自動車メーカーGMやVW、電気自動車メーカーのテスラもコンゴのコバルトを使用しています。


 

世界のコバルトの約半分(年間約65000トン)が産出されるコンゴ、ユニセフや非政府組織(NGO)のアムネスティ・インターナショナルによると、企業の大規模な採掘のほか、無認可の手掘りや鉱石の収集運搬に十数万人が従事していて、うち約四万人は十八歳未満の子どもと推測されています。現場は安全設備が乏しく粉じんによる肺疾患や落盤事故なども報告されているのが現状で、その為サプライチェーン問題から米アップルやEVメーカーのテスラは供給先を北米や豪州といった供給網の把握に努めています。コンゴ政府も昨年八月、2025年までに子どもの手掘り採掘をなくす方針を示したということも発表しました。トヨタ自動車も「懸念があれば使用回避に取り組む」と説明しました。

 

 

実際にコバルトの値段もグラフを見ても一目瞭然で、2016年から1年で2倍以上に高騰しています。電池ブームを背景にコバルト需要は2030年までに30倍以上に増加する見通しもあり、深刻な労働環境とは裏腹に需要は高まるばかり。

4 必ず全個体電池にシフトする

EVに搭載されるリチウムイオン電池には寿命や充電時間での限界があり、これがボトルネックになっていると、世界中のEV開発者たちは口を揃えて語ります。この問題が解決に向かないとEVが普及するのは圧倒的に難しいと思いますし、スマートフォンと違って10年単位という長期間の研究開発が必要で、現在のリチウムイオン電池に変わるポテンシャルの高い蓄電池として各国の自動車メーカーやハイブリット電池のシェア世界の40%を持っているパナソニックも開発に取り組んでいるような状況です。

全固体電池の大きなメリットは安全性です。液体電解質のリチウムイオン電池を積んだEVの中には安全性がボトルネックとなっており本質的に自動車には容量や充電時間もさることながら、安全性が第一に来る。燃えにくい、漏れない、副反応がおきにくいという観点から全固体電池はEVに最も最適といえるとされています。 

世界がEV化に向けてシフトして行く中で、電気自動車(EV)や蓄電施設に活用されるリチウムイオンの『原料』の争奪戦が始まってます。一般的なEV用電池には15キログラムのコバルトが含まれ、ノートパソコンで約33グラム、スマホで6グラムのコバルトが必要とされているので、単純計算スマホ2500台分の電池が一台の車の搭載される計算になります。

 

5 トヨタがEVに乗り出したわけ

世界販売台数がGMについで2位を誇る、トヨタもついにEVの開発に乗り出しました。

トヨタは以前までミライ『FCV』の車両の研究を重ねており日本でも特許を取得せずに世界をあげてオープンイノベーションで技術提供をしてきましたが、世界的にそこまで周知されてこなかったのです。

そこに米テスラやEVとは無縁に思われるGoogleやダイソンといった産業を問わない集団が参入しており、トヨタもEVに舵を切ることを余儀なくされたのでは無いかとされています。

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