正極や負極に新しい材料を使って飛躍的な高エネルギー密度化を狙う―。最終的に全固体電池が目指すのはそうした姿だ。だが、新しい材料は信頼性や安全性の担保に時間がかかる。当面の電気自動車(EV)用電池は、リチウムイオン電池(LIB)と両輪で進化していく。

 2030年に向けてEV用電池の高性能化と低コスト化は、どう進むのか─。基本的には、全固体電池の実用化を図りつつ、全固体電池が大量生産できるようになるまでは、既存のLIBのさらなる高エネルギー密度化と低コスト化を推進していくことになりそうだ。

 現状の全固体電池は、見方を変えれば固体の電解質を使ったLIB。既存のLIBとは共通点も多い。相違点もあるが、LIB向けに開発した要素技術や得られた知見の一部は、全固体電池の実用化や高エネルギー密度化にも生かせる。実際、トヨタ自動車や新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が描く全固体電池の実用化・普及に向けたシナリオは、LIBの要素技術を活用しながら実用化を図り、次に新たな技術を盛り込んでさらなる高エネルギー密度化を推し進めていくという考え方だ(図1、2)。EV用電池の進化にとって、全固体電池とLIBはいわば両輪といえる。

図1 全固体電池の実用化・高エネルギー密度化に向けたシナリオ
NEDOプロジェクト「先進・革新蓄電池材料評価技術開発(第2期)」では、既存のLIBの正負極材料を使った全固体電池セルをまず開発(第1世代セル)。その後、正負極材料を見直すなどして、さらなる高エネルギー密度化を目指す(次世代セル)。同プロジェクトでは、次世代セルは基盤技術のみを2022年度までに開発する。NEDOの資料を基に編集部が作成した。
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図2 「先進・革新蓄電池材料評価技術開発(第1期)」で試作した3種類の全固体電池セル
左から順に、圧粉体成形電池セル、8mAhシート成形標準電池セル、50mAhシート成形標準電池セル。(出所:NEDO)
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 Part3では、LIBと全固体電池の高性能・低コスト化、中でも高エネルギー密度化に向けた取り組みを中心に紹介する(注1)

表 全固体電池とLIBの高エネルギー密度化に向けた主な取り組み
EVの航続距離を延ばしたいというニーズが大きいことから、現状ではエネルギー密度の向上に向けた取り組みが主体になっている。
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注1)EVでは航続距離を延ばしたいというニーズが強い。そのため、EV用電池の高性能化では、エネルギー密度の向上が最大のテーマとされる。無論、出力密度やサイクル寿命、安全性、急速充電性能など他の性能とのバランスも重視されることは言うまでもない。

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