政治・経済

自動車産業が「100年に一度」と言われる変革期に突入している。従来のガソリンあるいはディーゼルエンジンの車が、電気自動車(EV)に取って代わられる流れになってきたのだ。内燃機関から電気へ。これを支えているのは車載電池であり、主役はリチウムイオン電池である。日本発の技術であり、部材メーカーは国内にそろっている。文=ジャーナリスト/永井 隆

 

車載用電池で存在感を高める中国

 

日本発のリチウムイオン電池技術

 アメリカ・カリフォルニア州のZEV(ゼロエミッションヴィークル=排ガスを出さない車。つまり温室効果ガスである二酸化炭素を一切出さない車)規制をはじめ、ZEV規制をモデルとした中国のNEV(新エネルギー車)規制、さらにアメリカやEUそして2020年から日本でも導入されるCAFE(企業平均燃費)規制……。

 フランス政府とイギリス政府は、40年までに内燃機関を搭載する車の販売を禁止する方針を17年に相次いで発表した。パリ協定をはじめとする、世界的な温暖化対策に向け、自動車を巡る環境規制は高まる一方だ。

 さらに、CASE(ケース=コネクテッド:つながる、オートノマス:自動運転、シェアリング&サービス:カーシェアリングとサービス、エレクトリック:電動化)の波が自動車に到来。車は単体で走るだけの乗り物ではなく、今や社会インフラの一つとして動き出しているのだ。ベースになるのは、高容量を実現させたリチウムイオン電池である。

 電動化(EV化)の延長線には自動運転がある。EVがガソリン車に比べて応答性能に優れ、遅れやムダがない、という車両としての特性だけではない。駆動用として搭載されているリチウムイオン電池の存在は大きい。

 自動運転の車両には、レーダーをはじめ複数のカメラなどが搭載されている。さらには、交通システムの管制塔とも通信でつながる(コネクテッド)。リチウムイオン電池はこれらの機器の電源となるのだ。

 そもそもリチウムイオン電池は、日本発の技術である。1980年代半ばに旭化成が基礎開発をして、91年にソニーが世界で初めて商品化した。

 開発者である旭化成名誉フェローの吉野彰氏、量産を成し遂げたソニー元技術者の西美緒氏は、“工学分野のノーベル賞”と呼ばれる「チャールズ・スターク・ドレイパー賞」を2014年に受賞。2人はノーベル化学賞の呼び声も高い。

 吉野氏は現在、経済産業省が主導してEV向けの次世代型電池開発を目的に設立した技術研究組合「リチウムイオン電池材料評価研究センター」(LIBTEC・大阪府池田市)理事長を務めている。

 LIBTECには、旭化成や東レ、住友金属鉱山、トヨタ、ホンダ、マツダ、パナソニック、GSユアサなど、部材メーカー、自動車メーカー、電池メーカーから29社が参加している。

 年間で1万台以上量産するEVとしては、日産自動車が12年末に発売した「リーフ」が史上初。EV、HV(ハイブリッド車)、PHV(プラグインハイブリッド車)向けの車載用リチウムイオン電池も、日本勢が15年頃までは圧倒的に強かった。

中国のEV市場拡大で状況が一変

 ところが、中国を中心にするEV市場拡大に伴い状況は一変。17年にはパナソニックが中国のCATL(寧徳時代新能源科技股)に世界首位の座を明け渡し、その後も差は開いている。

 中国政府の後押しを受けているのが大きく、CATLをはじめ、EVメーカーでもあるBYDなどの中国メーカーは、車載用電池の出荷量を増やしている。中国は世界最大の自動車市場であると同時に、世界最大のEV市場。中国EVメーカーが市場を支配しているが、外資で先行してEVを現地生産してきたのが日産だ。

 その日産も、昨秋に発売した乗用EVには、中国製の車載電池が搭載されている。

EV

内燃機関車から電気自動車への移行が進む

 

電気自動車の未来を変える全固体電池をめぐる状況

 

液LIBの開発・生産競争が進む

 現在、EVやPHVに搭載されているリチウムイオン電池(LIB)の電解質はみな液体だ。電池内部に電解液(リチウム塩有機溶媒)が封入され、「液LIB」などと呼ばれている。正極材(活物質)と負極材(同)、正極と負極の間に組み込まれるセパレーター(絶縁材)で構成される。

 正極材は、リチウム酸化物。マンガン系、コバルト系、ニッケル系、リン酸鉄系、コバルト酸リチウムの一部をニッケルとマンガンに置き換えた三元系と5種類がある。現在は三元系が主流だ。

 国内メーカーとしては住友金属鉱山、日亜化学工業、田中化学研究所、本荘ケミカルなどがある。海外では韓国のサムスンSDI、LG化学の他、BYDをはじめとする中国メーカーが有力だ。

 負極材は、天然および人造のグラファイト(黒鉛)が主に使われている。日立化成、三菱ケミカル、日本カーボン、JFEケミカルが主なプレーヤー。海外では中国メーカーが強い。

 また、東芝は負極にチタン酸リチウムを採用した安全性が高い「SCiB」というリチウムイオン電池を商品化。スズキはHVに採用しているほか、スズキと東芝、デンソーはインドでのSCiBの電池工場建設に着手している。

 セパレーターは、ポリエチレン、ポリプロピレンの単層構造もしくは多層構造。国内では旭化成、東レ、宇部興産、ダブルスコープがメイン。

 電解液は三菱ケミカルや宇部興産などが手掛けている。

 また、東北大学は、大がかりな設備投資を必要としないリチウムイオン電池の量産技術を確立させている。安全性の高いマンガン系であり、車載用としても利用できる。

セパレータ

リチウムイオン電池に使われるセパレータでは日本企業が優位にある

全個体電池のメリットと課題

 さて、液LIBに代わる、新世代の車載電池として期待されるのが全固体電池だ。液体の電解質を固体とするのが、全固体電池である。実用化できれば、超急速充電が可能になり、EVの航続距離を飛躍的に延ばすことができ、火災の心配がない、セパレーターが必要なくなるなど、メリットが強調されている。

 では、逆に固体の問題点は何か。一つは電解質と活物質(電極)との 界面(境界)である。

 現在のLIBでは、リチウムイオン(陽イオン)が電解液の中を移動しながら、正極と負極とを行き来して、充放電が繰り返される。リチウムイオン酸化物の正極、主にグラファイトの負極とも、層状構造で充放電により内部にリチウムイオンが入り込む。これに伴い、電極は膨張と収縮とを繰り返すのだ。

全固体電池実用化で先行するトヨタ自動車

 液体電解質なら流動性があるため、電極との界面は安定して維持できる。しかし、電解質が固体になると界面が保てなくなり、電池は機能しなくなってしまう。

 また、イオン伝導度が高いとされる固体電解質は硫化物であり、どうしても危険が伴う。工場での量産でも、EVの走行時においても、ほんの少しの水分(湿気)と触れただけで、硫化水素が発生してしまう。

 LIBはリチウム原子が電子を失いリチウムイオンになる酸化、逆に電子を得てリチウムに戻る還元の化学反応を利用しているが、リチウムイオンは充電の際には負極にたまり、放電では正極へと移動していく。界面での抵抗をいかに小さくするかは、電池を進化させていくポイントでもある。

 全個体電池の開発で先行しているのはトヨタ。東京工業大学と共同研究を重ね、イオン伝導度が高く安定した材料特性の固体電解質の開発に、ある程度のメドをつけていると見られる。パナソニックとの協業により、実用化を目指していく。

 部材メーカーとしては、三井金属、JX金属、出光興産などが、固体電解質の開発を進めている。電極開発では住友金属鉱山や住友化学、GSユアサなどが参入している。

 リチウムイオン電池は日本で開発しながら、中韓に主役の座を奪われてしまっている。

 LIBTECでも官民挙げてオールジャパンで全固体電池の開発に取り組んでいるが、技術的な優位性を確保し続けることは求められる。なぜなら、世界的な競争の中で、主要材料である特にコバルトの調達力が最終的に問われるからだ。

 

電気自動車 関連記事一覧はこちら

 
経済界 電子雑誌版のご購入はこちら!
雑誌の紙面がそのままタブレットやスマートフォンで読める!
電子雑誌版は毎月25日発売です
Amazon Kindleストア
楽天kobo
honto
MAGASTORE
ebookjapan
 

雑誌「経済界」定期購読のご案内はこちら

経済界電子版トップへ戻る

関連記事

好評連載

深読み経済ニュース

一覧へ
一般社団法人かぎろい出版マーケティング代表 西浦孝次氏

[連載] 深読み経済ニュース解説

2015年の経済見通し

[連載] 深読み経済ニュース解説

再デフレ化に突入し始めた日本経済

[連載] 深読み経済ニュース解説

消費税率引き上げ見送りの評価と影響

[連載] 深読み経済ニュース解説

安倍政権が解散総選挙を急ぐ理由

実録! 関西の勇士たち

一覧へ

水辺に都市が栄える理由と開発の事例を探る

[特集 新しい街は懐かしい]

水辺に都市が栄える理由と開発の事例を探る

[連載] 実録! 関西の勇士たち(第20回)

稀有のバンカー、大和銀行・寺尾威夫とは

[連載] 実録! 関西の勇士たち(第17回)

三和銀行の法皇・渡辺忠雄の人生

[連載] 実録! 関西の勇士たち(第14回)

住友の天皇・堀田庄三の人生

[連載] 実録! 関西の勇士たち(第11回)

商売の神様2人の友情 江崎利一と松下幸之助

ビジネストレンド新着記事

注目企業

一覧へ

社員17人で41億円を売り上げた社長が語る「中国で越境ECを成功させる秘訣」―栖原徹(ピルボックスジャパン社長)

今や米国と並び、世界最大級の消費市場となった中国。その中国で爆発的なヒットを飛ばしているのが健康食品・サプリメントなどの越境ECで展開するピルボックスジャパンだ。同社を率いる栖原徹社長に、中国市場で成功するための秘訣を聞いた。(取材・文=吉田浩) 栖原徹・ピルボックスジャパン社長プロフィール…

栖原徹・ピルボックスジャパン社長

意思決定の効率化を実現しデータ活用に革命を起こす―インティメート・マージャー

総合事業プロデューサーとして顧客と共に成長する―中尾賢一郎(グランドビジョン社長)

新社長登場

一覧へ

森島寛晃・セレッソ大阪社長が目指すクラブ経営とは

前身のヤンマーディーゼルサッカー部を経て1993年に創設されたセレッソ大阪。その25周年にあたる2018年12月に社長に就任した森島寛晃氏は、ヤンマー時代も含めて通算28年間セレッソ一筋、「ミスターセレッソ」の愛称を持つ。今も多くのファンに愛される新社長が目指すクラブ経営とは。聞き手=島本哲平 Photo=藤…

森島寛晃・セレッソ大阪社長

カリスマ創業者の後任として描く「新しいマネックス証券像」― マネックス証券社長 清明祐子

「若者需要の開拓でビール市場を盛り上げていく」塩澤賢一(アサヒビール社長)

イノベーターズ

一覧へ

非大卒就職マーケットの変革に挑む元教師の挑戦―永田謙介(スパーク社長)

日本企業の年功序列と終身雇用が崩壊に向かう中、制度を支えてきた大学生の新卒一括採用の是非もようやく議論されるようになってきた。一方、高校卒業後に就職する学生のための制度は旧態依然とし、変化の兆しがほとんど見えない。こうした現状を打ち破るべく、非大卒就職マーケットの改革に挑戦しているのがSpark(スパーク)社…

起業家にとって「志」が綺麗ごとではなく重要な理由―坂本憲彦(一般財団法人立志財団理事長)

勉強ノウハウと法律知識で企業の「働き方改革」を促進する―鬼頭政人(サイトビジット社長)

大学の挑戦

一覧へ

専門分野に特化した“差別化戦略”で新設大学ながら知名度・ブランド力向上を実現――了徳寺大学・了徳寺健二理事長・学長

2000年設立で、了徳寺大学が母体のグループ法人。医療法人社団了徳寺会をグループ内に持つ。大学名の「了」は悟る、了解する、「徳」は精神の修養により、その身に得た優れた品性、人格を指す。「了徳寺」は人間としての品性、道を論す館の意味を込めた大学名だ。 聞き手=本誌/榎本正義 、写真/佐々木 伸 …

大学の挑戦

創立100周年、西南学院大学・K.J.シャフナー学長「世界に貢献しインパクトを与える人材を育てる」〜国際交流・就職支援・インターネット出願〜 

「“STAND BY YOU”のスローガンの下、学生一人ひとりに寄り添う教育を」――中央学院大学・佐藤英明学長

経済界からのお知らせ

最新号のご案内

経済界2020年4月号
[特集] 僕らが宇宙をめざす理由
  • ・岩本裕之(JAXA新事業促進部長)
  • ・松尾剛彦(内閣府宇宙開発戦略推進事務局長)
  • ・岡島礼奈(ALE社長)
  • ・永崎将利(Space BD社長)
  • ・並木文春(IHI理事 宇宙開発事業推進部長)
  • ・宇宙視点で新ビジネス!
  • ・月面農場も夢じゃない キリンのジャガイモ大量増殖技術が宇宙の食を支える
  • ・スタートアップが切り拓く宇宙農業の未来
  • ・20万ドルで飛び立つ 丸い地球と満天の星空へ
  • ・宇宙旅行の前に、宇宙を感じる旅へ
  • ・新薬実現のきぼうは地上400キロの実験場にあり
[Special Interview]

 酒巻 久(キヤノン電子社長)

 宇宙事業に必要なことは「成功を信じてやるしかない」

[NEWS REPORT]

◆いよいよ始まる携帯5G 膨らむ期待と直面する課題

◆23年の長期政権に幕を引く イオン・岡田元也社長の残したもの

◆打倒アマゾンへ 楽天の送料無料化は吉と出るか

◆連続加入者増に赤信号 WOWOWを脅かす定額配信

[総力特集]

 2020年注目企業38

ページ上部へ戻る