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 全固体電池を搭載した電気自動車(EV)の開発が熱を帯びてきた。日産自動車は日経クロステック/日経Automotiveの取材で、2020年代後半に実用化する意向を明かした。ドイツVolkswagen(フォルクスワーゲン、VW)も、21年3月15日に開いた会見で“全固体電池EV”を市場投入する方針を示した(図1)。

図1 VW社長のHerbert Diess(ヘルベルト・ディース)氏
図1 VW社長のHerbert Diess(ヘルベルト・ディース)氏
同社は2021年3月15日にオンライン説明会「Power Day 2021」を開催し、電池の開発ロードマップや充電ステーションの拡充計画などを発表した。(出所:VW)
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 自動車メーカーで先行しているとされるのはトヨタ自動車。20年代前半に発売する車両に全固体電池を搭載すると発表している。トヨタよりも先の実用化を狙うのが中国のEVメーカー上海蔚来汽車(NIO)で、22年の量産を目指す。トヨタやNIOの背中を追って、日産とVWが開発のアクセルを踏む。

 「27~28年には(全固体電池を搭載したEVを)世に出せるように、社内で技術ロードマップを作っている」。こう語るのは、日産でパワートレーン開発を主導する平井俊弘氏(専務執行役員)である(図2)。カーボンニュートラル実現の主軸となるEVを普及させる上で、「全固体電池をいかに早く実用化し、EVがカバーできるクルマの領域を広げていくことが重要」(同氏)と説く。

図2 パワートレーン開発を担当する平井俊弘氏
図2 パワートレーン開発を担当する平井俊弘氏
日産自動車の専務執行役員でアライアンスSVP、パワートレイン&EV技術開発本部を担当。(撮影:宮原一郎)
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 日産は当面、EVと独自のシリーズハイブリッド技術「e-POWER」の2本柱で電動化を推進する。同社が「究極」と位置付けるEV一本に絞れないのは、「電池の課題を克服しなければならない」(同氏)からだ。

 現行の液系リチウムイオン電池はエネルギー密度向上に限界が見え始め、電池価格はEV普及の目安とされる100ドル/kWhから「大きくかけ離れている」(同氏)。高価な電池を大量に使えない状況では、小容量の電池で済むe-POWERを普及価格帯の車両に設定することが二酸化炭素(CO2)排出量の削減でも効果を出しやすい。

 現在のリチウムイオン電池のエネルギー密度では、大型EVの航続距離を十分に確保するのが難しいという側面もある。電池を大量に積めば航続距離は長くできるが、車両価格に跳ね返ってしまう。

全固体電池で500Wh/kg達成へ

 こうした課題を解決できる可能性を秘めるのが全固体電池という。平井氏は「全固体電池であれば500Wh/kgの達成が可能だ」と読む。

 液系リチウムイオン電池のセルでは、質量エネルギー密度で300Wh/kgを超えるのは至難の業である。ニッケル(Ni)の比率を高めた「ハイNi正極」や理論容量密度が高いシリコン(Si)を使う「Si負極」などの技術を組み合わせれば可能だが、安全性や耐久性を確保するための対策が多く必要になる。

 全固体電池は、液漏れや揮発など発火の原因となる電解液を固体にするため、安全性を高めやすい。その分、冷却機構などの周辺部品を簡素化しやすく、電池パックとしての低コスト化や搭載スペースの増加による電池の積み増しが可能になる。

 全固体電池の実用化に向けて日産は、「材料技術だけでなく製造技術を含めて積極的に開発を進めていく」(平井氏)方針だ。詳細は明かさないが、「パートナーと共に取り組んでいく」(同氏)という。コスト目標は電池セルとして100ドル/kWh以下を設定した。