記事のポイント
- 筆者は日本こそ「EV化」を推進していくべきだと考える
- 「イノベーション」「気候変動」など3つの理由からそう考えた
- 一つ目の理由である「全固体電池」を焦点に説明する
これから電気自動車（EV）が普及していくのか、それともガソリン車の時代が続くのか。様々な意見があるが、ネット上では「EVなんか普及しない」というアンチEV派が多いように思われる。しかし、筆者は日本もこれからEVを普及させなければならないと思う。その理由を、「イノベーション」「エネルギーセキュリティ」「気候変動」の側面から説明したい。（オルタナ客員論説委員／技術士＝財部 明郎）
EVには、充電に時間がかかる。1充電当たりの走行距離が短い。充電スタンドが少ない。冬季には性能が落ちるなどという性能面の問題がある。
充電に使う電力は火力発電で供給されるからCO2削減にならない。あるいは製造時に大量のCO2が排出されるから環境対策にならないとい指摘されることも多い。とにかくエンジン車が好きという好みの問題もあるだろう。
確かにEVには、現在以上に掲げたような問題がある。しかしながら、将来も同じではない。EVに関する技術的な問題はどんどん改良されている。現在抱えている問題が、今後10年も20年もそのままということも、またあり得ない。
日本は海外に比べればEVの普及が遅れいるといわれる。しかし、アンチEV派からは欧米や中国の真似をしなくてもいいという声も聞こえる。
これももっともだ。しかし、筆者は日本もこれからEVを普及させなければならないと思う。その理由を、イノベーション、エネルギーセキュリティおよび気候変動の側面から説明したい。
１，イノベーション（全固体電池）
20年ほど前、筆者が新エネルギーに関する講演会の講師を務めた時、聴取者から「電気自動車は普及すると思いますか」という質問を受けたことがある。
筆者はこの質問に対して不覚にも「電気自動車は普及しません」と答えてしまった。このとき、実は筆者もアンチEV派だったのだ。バッテリーが進化すれば別ですよと付け加えたものの、そのときは、これほどまでにバッテリーが進化するとは思わなかった。
そのころ中国が安いEVを作り始めていて話題になっていたので、このような質問が出たのだと思う。しかし、当時のEV用のバッテリーは鉛蓄電池で、重量当たりのエネルギー密度がとても小さく、ガソリンの100分の１程度しかなかったのだ。そのころの中国のEVはせいぜいゴルフカートに毛の生えたようなものだった。
しかし、近年のバッテリーの進化はすさまじい。鉛蓄電池からニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池とバッテリーが変わるにしたがって、バッテリーの性能はどんどん向上し、もちろんEVの性能も向上していった。そして、次の技術と目される全固体電池もすでに実用化が視野に入っている。
バッテリーは陽極、陰極そして電解質という、たった3つの要素からできている。この3つの要素としてどのような材料を使うかというのかが、開発のキモだ。
現在主流のリチウムイオン蓄電池は、陽極がリチウムとコバルトの酸化物、陰極がグラファイト、電解質には有機電解質という組み合わせである。この電解質の中をリチウムイオンが行き来することによって蓄電と放電を繰り返して行うことができる。
そもそもリチウムはあらゆる元素の中でもっともイオン化しやすい物質だ。これを使えば大きな電圧が得られることが分かっていたのだが、電圧が上がると電解質に含まれる水が電気分解されてしまって使い物にならなかった。
これを日本の吉野博士（2019年ノーベル化学賞受賞）が有機電解質を使うことによって解決したのだ。この電解質は水を含まないから電気分解が起こらない。これによってバッテリーの電圧も上がり、また蓄えられる電力量も格段に増加した。
そして今、実用化一歩手前まで迫っているのが全固体蓄電池だ。これは基本的に作動原理はリチウムイオンバッテリーと同じなのだが、電解質を液体の有機電解質から固体の電解質に変えたものである。
今使われている有機電解質は石油と同じようなものでよく燃える。だから液漏れが起こると火災になりやすい。しかも電圧が高いので、電気火花が着火源になる恐れがある。
電解質を固体にすれば、そもそも液漏れが起こらないから火災の恐れがないし、電解質中のリチウムイオンも増えるから、蓄電量が増え、イオンの移動が速くなるから充電にかかる時間も短縮できる。温度が下がっても液体電解質のように粘度が上がらないから冬季に性能が落ちるということもない。
では全固体電池が完成してEVに使われるようになったら、どのような性能を発揮するのだろうか。今予想されているスペックでは、充電時間は10分間。1回の充電で1000㎞以上の走行が可能になるという。
ここまでくれば、EVはガソリン車に比べて充電時間が長いとか、走行距離が短いとかいう欠点はなくなってくる。冬季にもちゃんと性能を発揮するから、バッテリーの加温設備も必要なくなって構造もシンプルになる。
そんな良い物をなぜ今まで使わなかったのか。なんか問題があるんじゃないのと思う人もいるかもしれない。そのとおりだ。電解質を固体にするといっても簡単ではない。
まずイオンを良く通す固体電解質を見つけ出すことが一苦労だったし、固体だから使っているうちに割れたり、ヒビが入ったりする。火災になると有毒ガスが発生するものもあるから、その対策も必要だ。固体電解質の大量生産方法も確立しなければならならない。
全固体電池の研究が世界で最も進んでいるのが実はトヨタだ。前社長の豊田章夫氏はEV化に対していろいろと苦言を呈してきたことで知られ、アンチEV派とみる人もいたのだが、その豊田氏が社長だったころからトヨタは全固体電池の開発を着々と進めてきていたというわけだ。
最近、トヨタは出光興産と全固体電池を共同で開発すると発表した。出光興産は固体電解質の開発研究では世界トップレベルにある。
その出光興産が固体電解質の改良と大量生産技術を磨いてトヨタに提供し、トヨタがそれをバッテリーに仕上げてEVに搭載する。そして実用上の問題点をひとつひとつ潰していく。現在そんな地道な研究がすすめられているから、おそらく数年のうちに実用化されることになるだろう。
充電スタンドが少ないのでEVは普及しないという人もいるが、EVは基本、自宅で充電する。乗用車に限っていえば、動いている時間より止まっている時間の方がはるかに長いから、その間に充電を行ってバッテリーを満タンにしておけば全固体電池なら1000㎞走れることになる。
ガソリン車のように月１回ガソリンスタンドに行って満タンにするというスタイルが変わるのだ。充電スタンドは長距離走行で貯電量が不安になったときだけ使うということになるだろう。それも充電にかかる時間は10分程度ということになる。
ただし、全固体電池は日本だけが開発しているわけではない。例によってこの分野でも中国がひたひたと後ろから迫っていることは要注意だ。
現在主流のリチウムイオン電池は日本で開発されたにも拘わらず、この電池のトップ生産国は中国と韓国。日本はその後塵を拝している。下手すれば、全固体電池もこの二の舞になるかもしれない。
少し話がずれるが、日本で発明されながら海外、特に中国や韓国、台湾にシェアを取られたものは数多い。例えば、太陽光発電パネルは日本のNECやシャープが開発の先駆けで、今世紀初頭までは世界シェアの50％近くを占めていた。しかし、現在は中国がトップで世界シェアは70％を超える。
照明用LEDも日本で青色ダイオードが発明（2014年ノーベル賞受賞）されたおかげで実用化したものであるが、現在その世界シェアの70％が中国。日本は2％しかない。
日本のGDPがこの30年間ほとんど伸びてないというのはこういうところに問題があるのだろう。つまり、技術を開発してGDPを伸ばすチャンスをつかみながら、結局他の国が生産して、日本はそれを輸入するという形になっている。
全固体電池については、わが国で生産して世界シェアを広げてほしい。そのためには、わが国でもEVを普及させることが是非とも必要なのだ。全固体電池の大きな需要が国内にあるのとないのとでは全然違うのだから。
