全固体電池の実用化をトヨタが明らかに
EV普及を加速させる次世代の電池の性能を解説。

2023年6月13日、トヨタ自動車が電気自動車（以下、EV）向けの次世代電池「全固体電池」を2027年に実用化する方針を明らかにしました。全固体電池とは、その名の通り、電解質が固体状の蓄電池のこと。現在、EVの車載電池として主流になっているのは、電解質が液体のリチウムイオン電池ですが、それを凌ぐ安全性能と出力、充電性能の実現が可能であるとされています。
しかも、全固体電池の開発力・技術力は、日本が世界的に先行している分野でもあります。単に性能がすごいというだけでなく、先進国としては遅れをとりがちなカーボンニュートラル（脱炭素）の話題で、日本が優位に立てる切り札となり得るのです。
そのため、国内では電池メーカーや自動車業界のみならず、各業界の日本を代表するメーカーが期待を寄せる次世代技術となっています。全固体電池の開発に乗り出す代表的な企業には、出光興産やトヨタ、日立造船や産業技術総合研究所（産総研）、GSユアサなどが名前を連ねています。

前述のように、全固体電池と従来型のリチウムイオン電池との違いは、電解質の素材の違いです。この違いは、電池が充電・放電する際の仕組みにも密接につながっています。
まず、リチウムイオン電池が充放電する際は液体の電解質（水に溶けると電気を通す物質）の中で、リチウムイオンが負極と正極を行き来しています。このイオンの移動に伴って生じる現象が充放電ですが、リチウムイオン電池の電解質となっているのは、可燃性の有機電解液です。家庭用のリチウム乾電池が劣化して液漏れしている様子を思い浮かべると、イメージしやすいでしょう。

一方、全固体電池の中でもリチウムイオンは負極と正極を移動しています。ただし、電解質に使われているのは燃えにくい無機の固体電解質粒子。これによって発火リスクを抑えた安全性の高い蓄電池となるのです。しかも、電池内で直列に積み重ねる直列積層が容易なため、高電圧化によってパッケージすることで、エネルギー密度の向上も可能とされています。
結果的に、全固体電池の充電容量は大きくなり、そればかりか大電流への対応スペックもアップするため、今まで以上の急速充電も実現できると期待されているのです。
加えて、固体であるため丈夫で、寿命もリチウムイオン電池に比べて長持ちします。もちろん、固体なので液漏れも生じず、中国産EVなどでニュースになる車両火災のリスクが低減される点もメリットとして挙げられます。

このように、全固体電池が実用化されれば、安全で、素早く充電できて、充電容量も大きい夢のような蓄電池が開発されることになり、それを車載するEVの性能も向上するわけです。
その性能はどれほどか。トヨタが2022年に発売したEV「bZ4X」は、一回の充電での航続距離が約559キロと公表されていますが、これをリチウムイオン電池から全固体電池に変えれば、約2.4倍の距離を走ることが可能になるといいます。

と、ここまで全固体電池の基本的な性能や状況について紹介してきましたが、全固体電池に対する期待や秘められた可能性はこれだけではありません。

非常に高性能な全固体電池ですが、その中でも使用する電解質によっていくつかの種類に分けられます。代表的なのは硫化物系と酸化物系の２種類で、そこにGSユアサなどが取り組む窒素化物系やその他の種類が追従する形となっているのが、現在の全固体電池の勢力分布です。

①硫化物系全固体電池の特徴と代表的なメーカー