トヨタが本気で取り組む｢全固体電池｣とは何か

1: 2019/07/23(火) 10:44:14.31 ID:+4cDljY/0 BE:439992976-PLT(15000)

トヨタが本気で取り組む｢全固体電池｣とは何か
ポスト･リチウムイオン電池の開発は過熱


2019年6月、次世代車開発の大きなカギを握る車載用電池に関する2つの大きなニュースが流れた。
トヨタ自動車は7日、車載用電池で中国CATLやBYD、東芝、ジーエス・ユアサコーポレーション、豊田自動織機と連携することを発表した。
とくに中国の大手2社の電池メーカーとの連携は、中国市場における電動車開発から販売に至る過程での選択肢に入れている。
CATLとは戦略的パートナーシップの覚書に調印し、電池の品質向上やリサイクル事業も包含する形で幅広い提携となる模様だ。

■激化するポスト・リチウムイオン電池開発
また、26日には電子部品大手の村田製作所が「業界最高水準」の容量を持つ「全固体電池」の開発を発表した。
リリースによると、長時間の利用を前提にしたワイヤレスイヤホン機器やIoT（モノのインターネット）社会の多様なニーズに対応していくとのこと。
現時点では材料特性から車載用電池としては不向きだが、今後の発展が期待される。
これらの発表をうけて、世界的に進むEVシフトと連動したポスト・リチウムイオン電池（LIB）の開発競争はより一層激しくなるだろう。
その中でも全固体電池は、現行のEV（電気自動車）において主に使用されているLIBの次の「大本命」とされている。

パナソニックの津賀一宏社長は2017年、トヨタ自動車との車載用角型電池事業での協業において
「リチウムイオン電池の限界が来るまで全固体電池のシフトを実現するよう準備をしたい」と語っていることからも、
まさに電池の主役が変わる移行期に突入しつつある。

全固体電池の構成は正極、負極、それにLIBに適用されている電解液とセパレーター機能に代わって、固体電解質を適用している。
発火の可能性のある電解液を燃えにくい固体電解質で置き換えることから、原理的に安全性は大幅に向上する。
固体電解質中を充放電の過程で移動する物質はリチウムイオンのみのため、LIBのような副反応が起こりにくく長寿命化が期待される。
また、－30度から100度ほどの低温から高温域の環境に対応できることも特徴だ。

＜続く＞

https://toyokeizai.net/articles/-/291511


まとめサイト速報＋

2: 2019/07/23(火) 10:44:33.80 ID:+4cDljY/0

■全固体電池は従来よりも3倍以上の出力
課題は、LIB電解液に劣らないイオン伝導率をもつ固体電解質の開発と、正極、負極の電極と固体電解質との間に形成される界面の抵抗をいかに小さくするかだ。
この分野の第一人者、東京工業大学の菅野了次教授とトヨタの研究者らは2016年、全固体電池を試作し、LIBの3倍以上の出力特性を実証したと発表している。
このころから、全世界的に全固体電池の研究開発が活発になり、主導権争いで競争が激化している。
トヨタは、2020年代の前半には全固体電池を搭載する計画と報道している。
同社はこの分野に300人規模の技術陣を配置している模様で、電池討論会などの学会発表でも存在感がことさら大きい。
筆者がサムスンSDIに在籍していた2010年に、トヨタと意見交換をした。
全固体電池の実現に向けての経営側からの要求は2017年頃をターゲットにしているとのことであった。
その2017年も既に通過し、当初の目標は達成できなかったものの、ここ1、2年の動きをみると、世界初の車載用全固体電池の実用に向けてベクトルを集中している。
トヨタの強力な研究開発に刺激され、ホンダも精力的に取り組んでいる。
また、イギリスのダイソンもEVを実用化すると発表し、そしてそのときの電池は全固体電池を目標にしていると当時はCEOが発表していた。
日産自動車に在籍していた筆者の知人である電池開発技術者が、2017年7月にダイソンに移籍した。
電池開発に関わる技術者の争奪戦はこれからもあらゆるメーカーでみられるだろう。

＜続く＞

https://toyokeizai.net/articles/-/291511


3: 2019/07/23(火) 10:44:45.98 ID:+4cDljY/0

国内の電池各社にとって、海外企業との開発競争は熾烈になるだろう。
韓国のサムスングループの基礎研究を担うサムスン総合技術院（SAIT）では、革新電池研究を担う人材は100人以上の規模でいるとみられる。
これまでも電池研究の分野で、科学雑誌『ネイチャー』や『サイエンス』には論文を多々発表してきた。
筆者がサムスンSDIに移籍した2004年には、すでにSAIT内に革新電池研究を手がけるメンバーが30人近く在籍していた。
SAITの使命は基礎研究成果を、モバイル用から車載用、定置用電池事業を担うサムスンSDIにアウトプットすることで、実用化に道筋をつけることにある。
民間だけでなく、国内研究機関も次世代産業のバックアップとして革新電池の研究開発を推進している。
文部科学省管轄の「JST戦略的創造研究推進事業、先端的低炭素化技術開発（ALCA）」の中の「特別重点技術領域次世代革新電池」、
さらにその中の全固体電池チームが中心となって研究開発を進めている。筆者も2017年までこのプロジェクトの次世代革新電池の戦略検討メンバーとして関わってきた。
さて、これから開発においてどこに重点を置くべきか。
戦略的考え方の1つとして、革新電池の原理発掘から革新素材に至る極めて価値の高い領域に注力することが必要だろう。

＜続く＞

https://toyokeizai.net/articles/-/291511


4: 2019/07/23(火) 10:44:57.19 ID:+4cDljY/0

■安全性以外の付加価値が重要
全固体電解質の魅力は安全性が高まるところにある。
ただ、全固体電池にすれば安全性が確実に担保されるということではなく、条件が揃えば火災事故につながる可能性があることも付記しておきたい。
しかし、安全性の向上だけでは魅力に乏しい。なぜなら、車載用で適用されている日韓の大半のLIBでも安全性は担保されているからだ。
全固体電池が最も魅力を発揮するところは、電解液を有すLIBでは適用できなかった電極材、
例えば負極用にリチウム金属、正極には高電圧系素材等を適用することで、エネルギー密度を大幅に向上させることにある。
それによってEVの航続距離が大きく拡大すれば、本当のEVシフトが実現することになろう。
全固体電池の実現が意味するところは、電池部材のサプライチェーンを大きく変えることになる。
正極系と負極系はともかくとしても、三菱ケミカルや宇部興産が事業展開している電解液、
そこに電解質を供給する森田化学工業やステラケミファ、さらには旭化成や東レ、住友化学、宇部興産が優良事業として推進しているセパレーターが不要になる。
とは言え、足元でのLIB需要は高まる一方である。それが証拠に、セパレーター各社は日本や韓国で大々的な投資拡大を図ってきた。
すなわち、長期的視点では全固体電池の実現がビジネスリスクとして向き合うことになっている反面、
ビジネスチャンスとしての現状の需要拡大は、大きな原動力となっているのも事実だ。
ともかく、電池立国を標榜する日本において、世界に先駆けた革新電池の実現は悲願といえよう。
先行技術で強い知財を確保し、事業で世界をリードできるかが、そのカギとなる。

https://toyokeizai.net/articles/-/291511


51: 2019/07/23(火) 15:52:17.08 ID:9opPkWsq0

>>1
トヨタの全固体電池（実物写真）
no title

最新のリチウムイオン電池と比べて出力3倍、充電時間1/10、電池寿命10倍、重さ数百分の一


57: 2019/07/23(火) 16:10:00.95 ID:d+5kPf0A0

>>51
重さ数百分の一は言い過ぎ
エネルギー密度は既存のリチウムイオンバッテリーに比べて高くて倍程度のはず


60: 2019/07/23(火) 17:32:49.86 ID:kVd4R0mC0

>>57
そうそう。容量の約2倍も大きいと言えば大きいが、劇的な変化って訳じゃ無いよな
安全性が高くなる事の方が大きいと思う


61: 2019/07/23(火) 17:37:07.68 ID:MzbklbFb0

>>60
変形発火 とかなりやすいわけだ


66: 2019/07/23(火) 18:07:27.19 ID:kVd4R0mC0

>>61
それが一番多いね。スマホを尻のポケットに入れて座ったりして
サムスンのバッテリーは
特に極間が狭いのでショートして発火・爆発し易い


88: 2019/07/23(火) 22:38:15.34 ID:iwqItjGU0

>>60

ガソリンは低沸点で気化しやすく、
この気体に着火すると爆発する。

リチウムイオンバッテリーの
電解液はイオン液体。全く気化しないし
可燃性も低い。


98: 2019/07/24(水) 05:45:41.08 ID:jkS0BOGX0

>>88
今のは普通の有機溶媒がメジャーだったとおもうけど


68: 2019/07/23(火) 18:27:51.31 ID:/OKT3JzS0

>>51
早くスマホにつかえよ、いまならぼろ儲けできるだろ


8: 2019/07/23(火) 10:47:19.02 ID:Z4I//Mq90

もう電気を使うこと自体古いんだなぁこれが


9: 2019/07/23(火) 10:47:44.09 ID:/GL5HcMJ0

全固体がなればスマホが本当の意味で携帯電話になる

早くして


10: 2019/07/23(火) 10:48:12.72 ID:Slw+SqAL0

エネルギー密度が高くなればその分危険性も増すだろ
ぶっ飛んだ後燃えにくいってくらいか


14: 2019/07/23(火) 10:53:26.10 ID:3D6vC5GS0

待機中に帯電物質散布して空気で充電できるようにしてくれよ


21: 2019/07/23(火) 11:01:53.22 ID:2MBzaCLL0

昔から乾式の蓄電池はあったろ？それとどう違うのかよく解らん。
容量が劇的に増えたということぐらいか？


35: 2019/07/23(火) 12:05:16.35 ID:g/2FcnaS0

>>21
乾式と言ってもゲル状の電解液使ってるだけなので、充放電特性は湿式と大差無い。


22: 2019/07/23(火) 11:04:00.95 ID:zFvSAqgb0

これアメリカに殴られる案件ね


26: 2019/07/23(火) 11:13:24.88 ID:KHOzSm6o0

>>22
だよな
ちょっとは組む相手を考えろよってやつ


23: 2019/07/23(火) 11:07:01.41 ID:8+pHTx1x0

ナトリウムがまともにつかえたらなー


24: 2019/07/23(火) 11:09:20.49 ID:jE6/NKr40

つか、まだできてなかったのかよw


31: 2019/07/23(火) 11:35:49.62 ID:t81WIVhy0

その前にプリウスのシフトレバーなんとかしろよ


36: 2019/07/23(火) 12:13:43.09 ID:8c0fIqhs0

エネルギー密度が高い物ほど、危険も大きい。


39: 2019/07/23(火) 12:45:59.31 ID:d+5kPf0A0

全個体電池を思いっきりショートさせるとどうなるかだな
まぁ実際にはヒューズ的なものが入るだろうから大惨事にはなりにくそうだけど


41: 2019/07/23(火) 12:58:07.45 ID:WCT9ic/k0

色々技術的に課題が多くてもう少し時間かかるね


42: 2019/07/23(火) 15:07:31.61 ID:lOLuXi8a0

リチウム電池の単電池で過電流試験やったけど
危ないよねぇ
あと臭い


46: 2019/07/23(火) 15:46:16.84 ID:8ME6eNfd0

プリウスミサイルの高性能化


48: 2019/07/23(火) 15:49:53.78 ID:9opPkWsq0

次世代電池がなぜ全固体化っていうと「電解液に液体を使わない」から
大容量化しても熱膨張・液漏れ・発火・爆発の恐れがない


50: 2019/07/23(火) 15:51:44.71 ID:9opPkWsq0

リチウムイオン電池は容量の小さな情報家電にはいいかもしれないが、
車載用の大容量バッテリーで使うには危険すぎるんだわ
リチウム空気電池も液体だからだめね
まあレアメタル大量に使ってる時点でアウトだけど


52: 2019/07/23(火) 15:53:14.45 ID:9opPkWsq0

航続距離を伸ばすために大容量化したり、
充電時間を短くするために大電力したんだがこれが失敗だった
バッテリーだけで400kg～1トン以上になってしまい車重が重くなる
さらにレアメタルを大量に使うんで車両価格も高くなってしまう


55: 2019/07/23(火) 16:00:15.80 ID:3HbCH9Fl0

7月の選挙後まで待つとかトランプ言ってたけど
そろそろ日本車にも関税かけるのかな
あれいらいトヨタの反米が半端ない気がする　前もFCVの技術中国に無料開放するとか言ってたし


56: 2019/07/23(火) 16:07:05.36 ID:d+5kPf0A0

トヨタの全固体電池うまく行ってるのかどうか気になる
他の電池メーカーと提携したニュースとか流れてきて、開発が行き詰まってるんじゃないかと不安だわ


87: 2019/07/23(火) 22:25:55.46 ID:WCT9ic/k0

>>56
ちゃんと進んでるよ
来期のライン構成まで急ピッチで進めてる
提携はまぁ色々だね
電池開発競争激しいので、日本連合づくりなのも
政府主導やってたりするし。


90: 2019/07/23(火) 22:43:01.81 ID:WBYgVV1X0

>>87
中国に全世界のメーカーが工場をつくってしまったが、これから日本が全部張り倒してしくのｋな


59: 2019/07/23(火) 17:05:47.84 ID:fuYpT1++0

プリウスに搭載されるのか、プリウスの次のEV専用車種が新発売されるのか
多分後者だろうな


62: 2019/07/23(火) 17:38:48.36 ID:S4IY6nEx0

ダイナマイトの発明と同じで
京セラで電解液を珪藻土につめて電池にするってのもやってるな


63: 2019/07/23(火) 17:40:25.14 ID:AfE6kRZJ0

そしてなぜか中国と提携


72: 2019/07/23(火) 19:27:19.98 ID:WpHUeYwI0

全固体電池の話が出たとき
イーロンマスクは夢物語と笑ったけどな
内心は凄い焦ったはず今も焦ってるはず
全世界のEVメーカーは
焦りつつ期待もしている全固体電池


73: 2019/07/23(火) 19:36:30.04 ID:Yh4j0bEU0

全固体電池がうまくいって航続距離が伸びたら燃料電池車って必要ないわけ？


74: 2019/07/23(火) 21:01:29.80 ID:9opPkWsq0

>>73
究極のエネルギーが燃料電池なんだよ
たとえばアンモニア燃料電池…トイレのウンコから作れる
燃料電池って水素ばっかイメージしてる人が多いけどなんでも使えるからな
メタン、下水道のバイオガス、それこそ真水でもOK


77: 2019/07/23(火) 21:22:28.67 ID:Yh4j0bEU0

>>74
最終的には水素としてクルマに供給する必要があるでしょ？
アンモニアから水素を作る過程を考えたら電気をクルマに供給する方が楽で、唯一のFCVのメリットが航続距離だと思ってたんだけど違う？


94: 2019/07/24(水) 00:04:03.00 ID:4ppQ5fHS0

>>77
燃料電池って名前の通り「電気をモーターに供給する」装置なので、水素に拘る必要はない
今は水素と酸素を反応させて水にするときに出来る電気をモーターに流してるが、別に電気を生み出せる（電気分解で２つ以上の元素に分解出来る）なら水素じゃなくてもいい

FCVの最大の利点は「ガソリンのように電気がない場所でも水素を持って行けば動く」こと
電気は井戸水やプロパンガスやガソリンのように持ち運ぶのが至難だからね
必ずしも充電施設が日本全国にある訳じゃないからさ


95: 2019/07/24(水) 00:38:28.12 ID:i5Ly5QxV0

>>94
電線が張り巡らされてる現代において、電気より楽に供給できるエネルギーキャリアは無いような気がするけど、、、

あと、水素以外に化学エネルギーを取り出せる物質ってなに？


99: 2019/07/24(水) 06:02:42.84 ID:4ppQ5fHS0

>>95
電線は張り巡らされても、そこから車へ供給出来る施設を作るのは手間だし
山の中や人里がない平地等も電線が無かったりする
だが、そこへ車が行く可能性ってのは一般はないかもだが特殊用途の車は社用や公務員等考えれば腐るほど多い
そして、これが盲点だが
「地中化した電線から供給施設を作るのはコストが恐ろしくかかる」
って事も中々に問題
地上にトランスや分電盤を置かなきゃならんからねぇ
後は停電や災害でも車を動かさなきゃいけない車も多い
電気屋がどうやって電線直すかって話だよ

化学物質に置いては知らん。専門外だ
理論はあるだろうが絶対的な事は俺は知らん
ID:9opPkWsq0が居たら聞いてくれ


103: 2019/07/24(水) 07:48:50.93 ID:OsoKpY070

>>99
そもそも化学的エネルギーとして蓄えるって点では、電池も燃料も同じだし。


101: 2019/07/24(水) 07:19:03.15 ID:RBYQUyqW0

>>95
＞電線が張り巡らされてる現代において、電気より楽に供給できるエネルギーキャリアは無いような気がするけど、、、

世界レベルで考えられない
こういう奴がガラパゴス製品を作るんだな


76: 2019/07/23(火) 21:19:03.06 ID:urPGToiZ0

結局はエネルギー密度が高い燃料電池になるんだろうけどそれまでのつなぎを何にするかってことなのかね


80: 2019/07/23(火) 21:31:27.14 ID:NbVWhChg0

あと10年は掛かりそう


81: 2019/07/23(火) 21:32:50.90 ID:/JVt8igL0

記事ナゲー！


82: 2019/07/23(火) 21:43:35.00 ID:2QgSJfiM0

どうせ話だけだろ


107: 2019/07/24(水) 08:05:51.22 ID:iiRQftka0

これが完成して、安定すれば潜水艦がちょっと革命起こすんだろ？
次型SSがポンプジェット採用するのは、電池の更なる大容量化を見越しての先行試験だと思ってる



引用元：http://hayabusa3.2ch.sc/test/read.cgi/news/1563846254/