将来のリチウムイオン電池のエネルギー密度は、現在の1.5倍から2倍に達する可能性があり、これは電池の小型化につながることを意味する。
【リチウムイオン電池のコスト削減幅は最大でも10％から30％程度にとどまる。価格を半減させるのは難しい。】
スマートフォンから電気自動車まで、バッテリー技術は生活のあらゆる面に徐々に浸透しつつある。では、未来のバッテリーはどのような方向に発展し、社会にどのような変化をもたらすのだろうか？こうした疑問を念頭に、ファースト・フィナンシャルの記者は先月、リチウムイオン電池の研究で今年ノーベル化学賞を受賞した日本の科学者、吉野明氏にインタビューを行った。
吉野氏の見解では、リチウムイオン電池は今後10年間も電池業界を席巻し続けるだろう。人工知能やIoTといった新技術の発展は、リチウムイオン電池の応用分野に「想像もつかない」変化をもたらすだろう。
想像を絶する変化
吉野氏は「携帯型」という言葉を知った時、社会には新しい電池が必要だと悟った。1983年、世界初のリチウムイオン電池が日本で誕生した。吉野明氏は世界初の充電式リチウムイオン電池の試作機を開発し、将来スマートフォンや電気自動車などに広く使われるリチウムイオン電池の開発に多大な貢献を果たすことになるだろう。
先月、吉野明氏はNo.1金融ジャーナリストとの独占インタビューで、ノーベル賞受賞を知った後、「特に感情は湧かない」と語った。「その後、インタビュー対応でとても忙しくなり、あまり喜べなかった」と吉野氏は述べた。「しかし、12月の授賞式が近づくにつれて、受賞の実感が強くなってきた」と付け加えた。
過去30年間で、日本人または日本人研究者27人がノーベル化学賞を受賞しているが、企業研究者として受賞したのは吉野明氏を含めてわずか2人だけだ。「日本では、研究機関や大学の研究者が一般的に受賞しており、企業研究者で受賞した人は少ない」と吉野明氏は第一金融記者に語った。また、同氏は業界への期待を強調し、企業内にはノーベル級の研究が数多く存在するものの、日本の産業界はリーダーシップと効率性を向上させるべきだと考えていると述べた。
吉野明氏は、人工知能やIoTといった新技術の発展が、リチウムイオン電池の応用分野に「想像もつかない」変化をもたらすと考えている。例えば、ソフトウェアの進歩は電池の設計プロセスや新素材の開発を加速させ、電池の使用状況にも影響を与え、電池を最適な環境で使用できるようになる可能性がある。
吉野明氏は、自身の研究が地球規模の気候変動問題の解決に貢献できるかどうかについても非常に懸念している。同氏は第一金融記者に対し、受賞の理由は二つあると語った。一つはスマートモバイル社会の発展に貢献できること、もう一つは地球環境保護のための重要な手段を提供できることだ。「環境保護への貢献は今後ますます明らかになるでしょう。同時に、これは大きなビジネスチャンスでもあります」と吉野明氏は金融記者に語った。
吉野明氏は名城大学での講義で、地球温暖化対策として再生可能エネルギーや蓄電池の利用に対する世間の期待が高まっていることを踏まえ、環境問題に関する自身の考えを含めた情報を提供すると学生たちに語った。
バッテリー業界を支配するのは誰か
バッテリー技術の発展は、エネルギー革命の幕開けとなった。スマートフォンから電気自動車まで、バッテリー技術はあらゆる場所に普及し、人々の生活のあらゆる側面を変えている。将来のバッテリーがより高性能で低価格になるかどうかは、私たち一人ひとりに影響を与えるだろう。
現在、業界はバッテリーの安全性向上とエネルギー密度の向上に注力している。バッテリー性能の向上は、再生可能エネルギーの利用を通じて気候変動対策にも貢献する。
吉野氏の見解では、リチウムイオン電池は今後10年間も電池業界を席巻するだろうが、新技術の開発と台頭によって業界の評価と将来性も引き続き強化されるだろう。吉野明氏はファーストビジネスニュースに対し、将来のリチウムイオン電池のエネルギー密度は現在の1.5倍から2倍に達する可能性があり、電池の小型化につながると述べた。「これにより材料が減り、コストも削減されるが、材料費が大幅に下がるわけではない」とし、「リチウムイオン電池のコスト削減はせいぜい10％から30％程度だろう。価格を半減させるのはより難しい」と語った。
将来、電子機器の充電速度は向上するのだろうか？これに対し、吉野明氏は、実験室では携帯電話を5～10分でフル充電できるようになったと述べた。しかし、急速充電には高電圧が必要となり、バッテリー寿命に影響を与える。現実世界では、必ずしも高速充電が必要な場面は少ないだろう。
初期の鉛蓄電池から、トヨタなどの日本企業が主力とするニッケル水素電池、そして2008年にテスラ・ロースターで使用されたリチウムイオン電池に至るまで、従来の液体リチウムイオン電池は10年間にわたり電力用電池市場を席巻してきた。今後、エネルギー密度と安全性の要求との間の矛盾が、従来のリチウムイオン電池技術においてますます顕著になるだろう。
海外企業の実験や固体電池製品について、吉野明氏は「固体電池は将来性のある分野であり、まだまだ改善の余地が大きいと考えています。近い将来、新たな進展が見られることを期待しています」と述べた。
また、全固体電池はリチウムイオン電池と技術的に類似していると述べた。「技術の進歩により、リチウムイオン電池の泳ぐ速度は最終的に現在の約4倍に達するだろう」と吉野明氏は第一経済ニュースの記者に語った。
全固体電池は、固体電解質を使用したリチウムイオン電池です。固体電解質は、従来のリチウムイオン電池で使用されていた爆発の危険性のある有機電解質に取って代わるため、高エネルギー密度と高安全性という2つの大きな問題を解決します。固体電解質を使用した電池は、従来の電池と同じエネルギー密度でありながら、より高い出力とより長い使用時間を実現しており、次世代リチウム電池の開発トレンドとなっています。
しかし、全固体電池には、コスト削減、固体電解質の安全性向上、充放電時の電極と電解質の接触維持といった課題も存在する。現在、多くの世界的な大手自動車メーカーが全固体電池の研究開発に多額の投資を行っている。例えば、トヨタは全固体電池を開発中だが、そのコストは公表されていない。研究機関は、2030年までに世界の全固体電池需要が500GWhに迫ると予測している。
吉野彰氏とともにノーベル賞を受賞したホワイティングハム教授は、固体電池がスマートフォンなどの小型電子機器に最初に採用される可能性があると述べた。「大規模システムへの応用にはまだ大きな課題が残っているからだ」とホワイティングハム教授は語った。
投稿日時：2019年12月16日