「聖杯」とも称される全固体バッテリーは、今世紀末までに実用化される可能性があります。以下のEVは、その初号機となるかもしれません。
全固体バッテリーとは？その実用化の期待
バッテリーメーカーの幹部に話を伺えば、リチウムイオン バッテリーには多くのトレードオフがあると言うでしょう。自動車メーカーは航続距離の延長を追求できますが、それはコスト上昇につながります。急速充電を実現することも可能ですが、その代償としてバッテリー寿命が短くなる可能性があります。いずれか一方に偏りすぎると、他の要素が必ず犠牲になります。
これら全ての面で優れたバッテリーを開発することは困難ですが、全固体バッテリーの登場により、自動車メーカーと電池メーカーはこの課題に挑む決意を固めています。
全固体バッテリーが量産化されれば、同様あるいはより小型のバッテリーパックサイズで、航続距離・安全性・性能・急速充電の理想的なバランスを実現できます。科学者がこれを「バッテリー技術の聖杯」と呼ぶのには理由があります。
これらのバッテリーは、充放電サイクルを可能にする化学物質である液体電解質を固体電解質に置き換えます。固体材料は理論上優れた性能を発揮しますが、欠陥なく大量生産することは困難です。
仮にバッテリーメーカーが成功したとしても、状況が一夜にして好転することはありません。調査会社ブルームバーグNEFの予測によれば、2035年までに全固体バッテリーが世界のEVおよび蓄電池需要に占める割合はわずか10％にとどまるとされています。量産化と商業化への具体的な道筋は依然として不透明であり、初期導入は高級EVに集中する可能性があります。
一方、半固体バッテリーが注目を集めています。ゲル状の電解質を実装して採用したこの電池は、従来のリチウムイオンバッテリーよりも性能向上が期待されています。BNEFによれば、中国バッテリーメーカーがこの分野で確固たる優位性を確立しており、現在または計画中の固体バッテリー製造能力の83％が中国に集中しています。
中国では既に半固体バッテリー搭載EVが少量ながら市場投入されています。Nioや国営の上海汽車集団（SAIC）といった早期導入企業が技術投資を行ったおかげで、現在顧客が購入・運転可能です。欧米ではメルセデス・ベンツとBMWが固体バッテリーの試験を実施中であり、ステランティス社は来年から試験を開始する計画です。
日韓の自動車メーカーもこの技術に取り組んでいますが、計画については口を閉ざしています。2022年、日経新聞はトヨタが全固体バッテリー関連の特許を最も多く保有し、次いでパナソニックと出光興産が続くと報じました。
本リストでは、半固体バッテリーと全固体バッテリーの両方を対象としています。これらの電気自動車（EV）の一部は既に中国市場で販売されており、その他は今後数年間での販売台数が予定されています。一部はデモカーですが、本リストにはそれらも含まれています。また、実際のEVに全固体バッテリーを搭載していないものの、その意向を示している自動車メーカーも対象としています。本リストは中国製EVだけでなく、開発中の欧米モデルも網羅しています。
既に市場に投入されている車種
Nio ET7/ET5
2023年末、Nioの創業者兼会長兼CEOであるリー氏は、洗練されたセダン「ET7」のハンドルを握り、1回の充電で648マイル（約1040km）以上を走行しました。同社は、実走行条件下、しかも極寒の環境下での記録であると主張しています。ET7には150kWhの半固体バッテリーが搭載されており、中国国内のNioオーナーは日額料金でレンタル可能です。これは優れたアイデアです。日常の走行では同社の小型70-75kWhパックを実装して使用し、長距離走行前にはバッテリー交換で固体バッテリーに切り替えることができます。
IM モーターズ L6
IM モーターズは、中国の上海汽車集団（SAIC）の高級車部門です。SAICは半固体バッテリー技術において大きな進展を遂げており、既に中国国内で複数のモデルを販売しています。
IM L6はテスラ・モデル3やシャオミSU7と競合するモデルです。エントリーモデルにはリン酸鉄リチウム（LFP）バッテリーを搭載しますが、133kWhの半固体バッテリーを選択することも可能です。このバッテリーパックは中国軽自動車試験サイクル（CLTC）において620マイル（約1,000km）以上の航続距離を実現します。900ボルトのアーキテクチャにより、十分なパワーの充電器を使用すれば、わずか12分の充電で248マイル（約399km）の航続距離を回復することが可能です。価格は23万～33万人民元です。
MG4
英国の自動車メーカーMGモーターも、上海汽車傘下で半固体バッテリーの恩恵を受けるブランドの一つです。MGは最近の発表で、半固体バッテリーを搭載した初の低価格量産EVの発売を告知し、大きな話題を呼びました。バッテリーの容量や航続距離は現時点で不明ですが、セル内で液体電解質をわずか5%実装しているとしているMGは、価格も競争力のある設定となる見込みです。MG4にはLFP電池と半固体バッテリーの両方が用意されており、価格は73,800から105,800人民元です。
ヴォヤ・パッション（中国国内名：ヴォヤ・朱光）
中国・東風汽車集団のプレミアムブランドであるヴォヤは、2023年にプラグインハイブリッド車と電気自動車の両バージョンでセダン「パッション」を中国国内で発売しました。現地ニュース報道によれば、エントリーモデルには82kWhの半固体バッテリーが搭載され、一方109kWhのリチウムイオン バッテリーを搭載したモデルは大幅に航続距離が向上しています。82kWhパックはCLTC基準で360マイル（約580km）の航続距離を実現し、大容量パックでは453マイル（約730km）を達成します。価格は322,900元～432,000人民元です。
半固体バッテリーは初期世代のバッテリーであり、同メーカーは現在第3世代の固体電池技術の開発に取り組んでいると報じられています。
東風風神E70（デモEV）
中国の東風汽車公司は、早くも2022年に半固体バッテリーの試験を開始しました。当時、同社は試作電気セダン「E70」50台に半固体バッテリーを搭載しました。この電池パックは電池メーカーのガンフェン社と共同開発され、交換式にも対応していると現地メディアは報じています。
8月、同社は半固体バッテリーの量産を2026年に開始すると発表しました。これにより620マイル（約1,000km）以上の航続距離を実現する見込みです。
ダッジ・チャージャー デイトナ EV（デモEV）
ステランティス社とマサチューセッツ州のバッテリー新興企業ファクタリエルは、エネルギー密度が1キログラムあたり375ワット時（Wh/kg）と件される半固体バッテリーセルの検証に成功しました。これは従来のリチウムイオンバッテリーの一般的なエネルギー密度である200～300 Wh/kgを上回る数値です。自動車メーカーの件によると、この電池セルは室温で15%から90%まで18分で充電可能とのことです。放電レートは最大4C（1時間で4回完全放電可能）です。ステランティス社は、来年チャージャー・デイトナEVのデモ車両群で本バッテリーの試験を実施すると発表しています。
メルセデス・ベンツ EQS（デモEV）
ファクチュアリ社はメルセデス・ベンツにも半固体バッテリーを供給しています。今年初め、同社はファクチュアリ社の半固体バッテリーを搭載したEQSプロトタイプを公開し、電池パックのサイズや重量を増やすことなく航続距離を25％延長できると件。現行EQSのバッテリー容量は約118kWhです。ファクチュアリ社は2020年代末までに量産開始を見込んでいます。
BMW i7（デモEV）
BMWは今夏、ミュンヘンにて全固体バッテリーを搭載したi7プロトタイプの試験を開始しました。コロラド州のバッテリー新興企業ソリッド・パワー社が開発した角型電池を実装して使用しています。同社はパックのサイズについては明らかにしていませんが、ソリッドパワー社の技術をライセンス供与し、ドイツのパイロット生産ラインで電池製造を開始すると述べています。推定航続距離などの重要な情報は欠けていますが、おそらく時期尚早でしょう。
今後市場に投入計画を持つ自動車メーカー
トヨタ
トヨタは2021年、この技術が毎週のようにニュースの新しい見出しを飾るようになるずっと前から、未来的な外観のLQプロトタイプに全固体バッテリーを搭載しました。同社は2027年から2028年にかけて、初の全固体バッテリーの量産開始を見込んでいます。
トヨタは自社の全固体バッテリーが620マイル（約1,000km）以上の航続距離を実現すると件立っています。また充電時間は10%から80%まで10分未満となる見込みです。ただし、トヨタのハイブリッド車に全固体バッテリーが搭載されるのは、EVよりも早い時期になる可能性が高いでしょう。トヨタのチーフサイエンティストであり、トヨタ研究所の所長であるギル・プラット氏が2022年にこれを認めました。
これは極めて理にかなっています。トヨタのハイブリッド車は今なお高い人気を誇っており、RAV4やプリウスが電気走行距離を倍増させることができれば、ブランドにとっても気候変動対策にとっても大きな勝利となるでしょう。
ホンダ
ホンダは独自に全固体バッテリーの開発を進めており、今世紀後半のどこかで量産車への搭載を目指しています。同社は昨年、この全固体バッテリーが現行リチウムイオンバッテリーと比べて体積50％小型化、重量35％軽量化、コスト25％削減が可能と発表しました。
航続距離は620マイル（約1,000km）を超える見込みで、将来的には700マイル（約1,130km）以上に延伸される可能性があります。現在、日本国内のパイロット生産ラインでバッテリーの試験を実施し、量産化に関連する課題の解決に取り組んでおります。
フォルクスワーゲン
フォルクスワーゲングループは、カリフォルニア州に拠点を置く電池スタートアップ企業クォンタムスケープと緊密に連携し、全固体バッテリーの開発を進めております。グループ傘下の電池子会社パワーコは、クォンタムスケープに対し2億6000万ドル以上を投資しており、最近の資金調達ラウンドでは電池セルのパイロット生産ライン構築に充てられております。
クォンタムスケープ社によれば、現行の航続距離350マイルのEVは、同社の負極材不要リチウム金属バッテリーを実装して400～500マイルの航続距離を達成可能とのことです。ただし、この数値は電池パックのサイズや用途によって大きく変動する可能性があります。
日産
日産自動車は、利益が急落し販売台数が激減するなど、厳しい状況にあります。しかし次世代バッテリーセルの開発競争において、同社は決して諦めてはいません。トヨタやホンダと同様に、日産も自社内で固体バッテリーの開発を進めています。同社幹部は4月に私達に対し、2028年度末までの商品化を計画していると明かしました。
同社の全固体電池は、硫黄系電解質を実装して、硫黄マンガン系正極材の使用も検討中です。これによりコバルトを完全に排除できる可能性があります。銅の副産物であるコバルトは、汚染を伴う高コストな採掘を必要とし、コンゴにおける労働権利侵害問題とも関連しています。
BYD
BYDは今年、固体バッテリーの開発を進めていると発表しましたが、人気セダン「Seal」がこの技術を採用するという噂は否定しました。同社は2027年から実証試験を開始し、2030年以降の量産を見込んでいると述べていますが、具体的にどのEVで試験を行うかについては明らかにしていません。
ヒョンデ/起亜
全固体バッテリーに関して、ヒョンデ/起亜はおそらく最も慎重な姿勢を示しています。同社は裏で技術開発を進めているようですが、ヒョンデ/起亜の上級幹部は2030年以前に電池の商用化は不可能だと述べています。これに対し、日本の自動車メーカーは市場投入に向けたより積極的なスケジュールを掲げているようです。
なお、現在主流のニッケルマンガンコバルト（NMC）やリン酸鉄リチウム（LFP）といった化学組成は着実に改良が進んでいます。性能向上に加え、確立されたサプライチェーンやリチウム価格の下落により、全固体電池の必要性が先送りされるか、そのビジネスケースの正当性が難しくなる可能性があります。
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