【二次電池が一番わかる】次世代二次電池の開発戦国時代を統一する全固体電池とは？
全固体電池とは、電池を構成するすべての部材が固体である電池のことをいいます。
とはいえ、一般に電池材料の中で液体なのは電解液だけなので、「固体電解質を用いた二次電池＝全固体電池」ということになります。
全個体電池は、電解質を固体にしたものであり、電極材料は基本的に従来電池と同じなので、電池反応も同じです。
電解質が固体ならば、充放電はイオンの脱離・吸着で行われるイオン電池の一種です。
そして、その伝導イオンの候補として、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンなどさまざまなイオンが探索されていますが、主流はやはりリチウムイオンです。
全個体リチウムイオン電池(LIB)では、固体電解質に無機物質が用いられるため、可燃性の有機溶媒を使うLIBより安全性が高まります。
ただし、その材料には酸化物系、硫化物系、窒化物系があり、それぞれ一長一短があります。
中でも主流とみなされている硫化物系は最も導電性にすぐれています。
しかし、比較的発火しやすく、水に弱いという弱点があるので、酸化物系の開発に軸足を置くメーカーもあります。
【二次電池が一番わかる】次世代二次電池の開発戦国時代を統一する全固体電池とは？
日本における全固体電池開発の未来
では今後日本の全固体電池はどのような進化を遂げるのでしょうか
日本の企業で全固体電池に注目するところの中で特に成果を見せているのがトヨタ、村田制作所、 tdk の3社です。
これらの企業はそれぞれ独自の技術を開発し成果を上げています
現在全固体電池の実用化が目前に迫っているのが村田製作所です
村田製作所が開発したものは電解質に酸化物セラミックスを用いたものです
こちらの注目ポイントは容量の大きさ。なんと業界最高水準なのだそう
なおこの電池はウェアラブル機器や iot 機器などの使用を想定しており2020年度中の量産を予定しています
tdk が開発したものも同じタイプです。
トヨタは難しいと思われていたバルク型の全固体電池を搭載した電気自動車を
オリンピックに合わせて発表するとしていました。
現在開発競争が激化する電気自動車ですが、トヨタはこういったハイブリッド車にリチウムイオン電池は採用していませんでした
それは安全性の懸念があったからです。
しか少し全固体電池を搭載できればそういった懸念は払拭されますね
実際2019年の走行実験は成功を収めました。
トヨタは全固体電池の実用化ができれば電気自動車へのシフトを考えているそうです
全固体電池を搭載した電気自動車をオリンピックの時期に本当に発表できるのか今から楽しみですね。
リチウムイオン電池にはこれ以上の性能は見込めないため新たの電池の開発が急がれています
そんな中全固体電池がリチウム電池の後釜となれるのか気になるところですね
全固体電池は今後もまだまだ性能がアップしていくでしょう
また現在日本ではナトリウムを使用した全個体ナトリウムイオン電池の研究も行われています
これが実現できれば価格を下げることも可能となり
電池の勢力図を塗り替えられるかもしれません
これまで電池の開発をリードしてきた日本
全固体電池の研究開発も世界をリードしてほしいですね
【衝撃】日本も開発中の「全固体電池」が画期的すぎる！～面白動画 NEX工業～
【2040年の未来予測】電池は日本のお家芸
電気自動車のリチウムイオン電池が全固体電池に代わると、日本のエネルギー事情は一変する。
電気自動車が、その地域の蓄電に役立つかもしれないからだ。
「V2G（ビークル・トゥ・グリッド）」が大化けする可能性がある。
V2Gとは、自動車などを蓄電池としてインフラ活用する技術だ。
これがあれば、地域に安定した電力の供給や調整ができるようになる。
しくみは簡単だ。
電気自動車を使わないときに、車の大容量電池を電力の貯蔵に利用するのだ。
V2Gが広まる大きな理由はもうひとつある。
全固体電池は日本企業の競争力が高い分野なのだ。
特許の半分はトヨタ自動車を筆頭に日本勢が保有する。
2020年の全固体電池の特許出願数を国別にみると、日本が54％と圧倒的なシェアを握る。
【電池の覇者 EVの命運を決する戦い】全個体電池が最も魅力
全個体電池が最も魅力を発揮するところは、電荷液を有するリチウムイオン電池では適用できなかった電極材、例えば負極に金属リチウム、正極には高電圧系素材等をてきようすることで、エネルギー密度を大幅に向上させることである。
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。
