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» 2021年09月08日 06時00分 公開

実車で走って分かった全固体電池の課題は「寿命の短さ」、EVよりもHEV向き?電気自動車(2/3 ページ)

[齊藤由希,MONOist]

全固体電池は「HEV向き」

 電池はHEV向けとPHEVやEV向けのフルラインアップを整える。HEV向けは瞬発力重視で、これまでにも搭載実績のあるニッケル水素電池とリチウムイオン電池の他、全面改良した「アクア」で初採用したバイポーラ型のニッケル水素電池の搭載を拡大する。

 PHEVとEVは持久力重視で、2022年半ばまでにグローバルで販売するSUVタイプのEV「bZ4X」は、新車から10年後の電池の容量維持率を90%とし、世界トップレベルの耐久性能を目指す。

 長寿命達成のカギは電池の負極の表面に発生する劣化物だ。劣化を抑制する表面処理、電池構成材料が含む水分を電池内部に持ち込まない設計と生産技術、電池を均一に冷却する構造の採用、電池の負荷を減らす制御システムなどさまざまな方策によって劣化物の生成を抑える。HEV用の電池開発から取り組んできた解析と対策の積み重ねで耐久性の向上につなげる。

 2020年代後半には、液系電池の材料進化や電池構造の革新などによる「新型リチウムイオン電池」を投入する。「新型リチウムイオン電池」には全固体電池も含まれる。2020年6月に全固体電池を搭載した車両を試作、テストコース内で走行データを取得した。そのデータを基に改良を重ねて、同年8月にはナンバーを取得し、公道での試験走行も実施した。

次世代リチウムイオン電池の開発で取り組むポイント(クリックして拡大) 出典:トヨタ自動車

 その中で、全固体電池の高出力な特性がHEVにも向くことや、寿命の短さが明らかになった。量産車での全固体電池の搭載は、EVよりもHEVが先行するという。低寿命なのは、全固体電池を長く使う中で固体電解質と負極活物質の間に隙間が生じてしまうことが要因だ。そうした現象を抑制する材料の開発に取り組む。全固体電池の課題を克服した上で、HEVからEVに展開する考えだ。

 全ての電動車に共通して、電池開発では「安全」「長寿命」「高品質」「良品廉価」「高性能」のバランスを重視する。CTOの前田氏は「これらの5つの要素のうち、どれかを追求すれば何かが低下するなどトレードオフになるものもあるが、バランスをとることが安心に使える電動車につながる」と語る。

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