散らない枯葉のブログ一覧

電池材料開発技術。

　私が理解できてる訳ではないので、まずは受売りを披露します＜汗＞。　ナノテクノロジーは、「物質を顕微鏡で見える世界よりもさらに小さい世界の中で研究開発する技術です。ナノとは、１メートルの１０億分の１の単位であるナノメートル（nm）のことを指します。　この技術が進むと、モノをつくるための材料開発技術が飛躍的に進歩すると言わています。」とされています。　ＭＩ（materials informatics）は「従来の材料開発では、新材料を探すための理論計算は研究者の勘や経験に頼るしかありませんでした。 しかし、マテリアルズ・インフォマティクスでは過去の実験データやシミュレーションデータに基づく探索アルゴリズムにより、ＡＩが目的に応じた最適解を出し、コンピューター上で実験まで行えます。」とされています。


　トヨタも出光興産も電池や電極材料の開発に取り組みだして３０年、この経験と実績の積み上げが無いと独自のＭＩを構築させる事もできなかっただろうし、近年のナノテクノロジーを最先端で活用しなけば、革新的な電池も電極材料も開発出来ない時代に来ているように思いました。　ＢＥＶ大手のテスラも自社技術で電池開発を続けており、新電池をコスト競争力を高めるため内製化すると表明しています。　やはり開発の最前線に居続ける事が、最大の競争力になるのだと思います。

電池開発を経営の柱に据えないと潰れる＜汗＞。

　最近、全固体電池関連のプログを書いていてちょっと深刻に考えるようになりました＜汗＞。　ＢＥＶはクルマとしても素性が良く、走りの楽しい快適なクルマが出来上がるのは理解が進んで来たように思います。　でも、価格が高い、充電に手間暇かかる、電池が劣化すると、今は主流のエンジン車と比較され、まだまだ敬遠されているようにも思います。　でも車載電池開発最前線では、価格はエンジン車並み、充電は１０分で済み、電池寿命は∞と言う電池の開発が進んでいる。　最近は実現困難と否定的に考えるよりも、いずれきっと実現されると私の考えも変化しています＜汗＞。　飛躍的な技術革新と言わる全固体電池が世に出ても、そっから更に生き残りを賭けた開発競争は続く、性能が行き付くところまで？、、永遠に。


　自動車会社は高性能エンジンの開発競争で生き残ってきたとも言えると思いますが、その経営の柱であったエンジンが無くなって行くとしたら、次なる経営の柱として何を選ぶか、、私は "電池" しかないのではと最近思うようになってきました。　全固体電池を自社技術を持って開発・製造すると宣言しているトヨタ・日産・ホンダは開発競争の流れに乗って生き残れるかと思いますが、電池メーカーから電池を調達すると宣言している自動車会社は、今更電池開発の先端に並び立つことは困難と思わるので、日進月歩のＢＥＶ市場で競争力を失い、潰れるかも、、これから１０年で、大きく勢力図が変わるように思い始めました＜汗＞。

硫化物固体電解質は出光興産に任せろ！。

　トヨタが全固体電池製品化を一気に進めるとに当たってのパートナーとして出光興産と手を組みました。　手を組んだと言っても、お互いが連携して開発を進めると言うソフトな内容でした。　材料開発・材料製造は出光興産が行い、電池セル・ハックの製造はトヨタが担うと言う、お互いが強みを持つ "餅は餅屋" の関係性を明確にした内容だったと思います。　全固体電池の素材として硫化物が将来有望として出光興産が開発に取り組みだしたのが２００１年、トヨタと組んで硫化物固体電解質の共同研究に取り掛かったのが２０１３年と、長くこれまでお付き合いされていたからこそ、ワンチーム的なお互いを立てる会見となったのだと思います＜笑＞。


　上の表に、２０２３年の出光興産の全固体電解質関連の出願公開特許を選出してみました。　まさに "餅は餅屋" の本領を発揮して「硫化物固体電解質の製造法」に関する特許が並びました＜汗＞。　もちろん内容を理解できる訳ではありませんが、トヨタが材料に求めている耐水性・イオン伝達性・やわらかさ（均一に、粘着性があり、形状変化に追従）に忠実に応える製品を生み出そうとする出光興産の努力が特許として表れているように思いました＜笑＞。・・ "開発進度のバロメータ" と言われる特許の役割をひしひしと感じますね。

固体部分に亀裂が入りイオンが流れない。

　タイトル画像はトヨタと出光が固体電解質の早期製品化のために協業すると先日発表した時に使われた。　固体電解質の劣化を示すイラストです、恐らく初期性能が目標通り出ても急速充電の繰り返しや、日常的な温度変化による膨張収縮などで、電極内にイラストのような亀裂が生じイオンの通路が遮断され、電池が劣化してしまうと言う問題の説明用に使われていました。　トヨタは２０２１年の電池開発状況のプレゼンで全固体電池開発にはこの大きな難題が残っていることを明らかにし、（推定ですが）急速充電等の厳しい条件の無いハイブリッド用に、まずは全固体電池を使うと少しトーンダウンをさせていました。


　全固体電池の特徴（上の表）として一般的には液体電解層に比べて固体電解層の劣化が少なく長寿命とされています。　日産やホンダの発表資料には一般論的に "劣化がすくない" と書かれていますが、実際の試験室段階の試作品での電池寿命の見込みには何ら触れていません。　トヨタだけが苦しんでいるのか、トヨタの開発度合いが先に進んでいるのかは不明ですが、課題克服して長時間使用しても亀裂やヒビが入らない全固体電極を作り上げる事が出来れば、電池寿命を心配する事の無い夢のＢＥＶ誕生となるように思います。　これからの各社の情報開示から目が離せません＜笑＞。

トヨタ・日産・ホンダが名乗りを上げているが、、

　トヨタが２０２７年から２０２８年、日産が２０２８年、ホンダが２０２０年代後半に全固体電池の量産技術を確立すると表明している。 　各社共、電気自動車（ＢＥＶ）の普及を促進させるゲームチェンジャーとなる技術として社内開発力を集中して投入し精力的に取り組んでいる様子を伝えている。　全固体電池の開発表明はトヨタが一番早く、最初の発表では２０２２年頃には全固体電池搭載車を発表する予定と言う勢いであったが、２０２１年の電池開発状況のプレゼンでは、全固体電池の耐久性課題の解決目処が立たずに、ＢＥＶよりも先にＨＥＶ用に投入予定とトーンダウンさせていた。　今年に入って耐久性課題の解決目処が立ったとして、前言を取り消す形で２０２７年から２０２８年には全固体電池の量産に踏み切ると再表明した。


　日産やホンダはトヨタが全固体電池の耐久性の課題解決にに苦しんでいる中で、トヨタより先に全固体電池搭載車を２０２８年（２０２０年代後半）には発売すると表明し、量産化に自信？のあるところを見せてくれています。　とは言っても全固体電池の量産化のための実証ラインを、日産が２０２2年から稼働中、ホンダが２０２４年春に立ち上げると表明している中で、トヨタは今年６月にタイトル画像の全固体電池の現物を製品に近い形で見せている差は結構大きい感じがしています。　また全固体電池の特許数を上の図で示しましたが、この圧倒的な差は開発が進めば進むほどボデーブローのように効いてくるはず、結論が出るのは５年先、目が離せませんね。