目次
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- はじめに
- 各分野の動き>
- トヨタの社⻑交代
- 主要７カ国（G7）気象・エネルギー・環境相会合 6,7）
- 合成燃料の開発 8,9）
- 蓄電池技術の動き
- 全固体電池：「次世代電池の⼤本命」とされてきた全固体電池は開発が⼤幅に遅れている。
- リン酸鉄系（LFP）電池 10）：リチウムイオン電池で主役に躍り出たのは容量を増やしやすい三元系（リチウム、ニッケル、コバルトなど希少⾦属使⽤）だが、それぞれの元素が偏在しているため供給が限られ、EV シフトの流れで電池の材料価格が⾼騰した。
⼀⽅、LFP は正極材にリチウムと鉄、リンを使う「コバルトフリー」の電池だ。電池の材料に鉄とリンを使う LFP は材料を安定調達しやすく、三元系よりもコストを 2 割安くできる。LFP は⾜元では EV の主流電源の座になる勢い。電池は EV の⾞両価格の 3 分の１を占める。
⽶テスラや⽶フォード・モーターなどが安く、安定調達するため LFP の採⽤を進める。ゴールドマン・サックスによると、25 年の EV ⽤電池のシェアで LFP 電池は 36％と 20 年⽐で14 ポイント⾼まる⾒通し。「枯れた技術」に投資が集まった結果、技術⾰新も⽣まれ始めた。先導するのは⾞載電池最⼤⼿の中国・寧徳時代新能源科技（CATL）だ。
LFP に続く「枯れた技術」の再活⽤の動きもある。東芝は200 年前のボルタ電池と同じ電解液に不溶性の⽔を使う⽔系電池の進化を狙う。⼤規模な蓄電施設で LFP より 2〜３割のコスト低減を⽬指す。30 年にも実⽤化するという。
負極にリチウムを使うリチウム⾦属電池は容量が三元系の２〜3 倍で、ドローン⽤に向く。ショートが起こりやすかったが、原因の負極を改良した。ソフトバンク先端技術研究所の齋藤貴也担当部⻑は「24〜25 年に量産に⼊れそう」という。
- ナトリウムイオン電池 11）：リチウムの需要が増えて価格⾼騰や調達難があるなかで、リチウムの代わりにナトリウムを使⽤する「ナトリウムイオン電池」の開発も進められている。
正極材に使うリチウムをナトリウムに置き換えるというもの。これまでナトリウムイオン電池は主流のリチウムイオン電池に⽐べて容量が低いため、⾼容量を求めた⾃動⾞や電池各社がリチウムイオン電池の開発や改良に優先的に取り組んでいた。そのためナトリウムイオン電池の普及が遅れたが、今後容量向上に寄与する電解液や電極材料の開発が必要となる。
- フッ化物イオン電池 12）：リチウムイオン電池に⽐べて容量が 10 倍にもなる可能性があると「フッ素化物イオン電池」が期待を集める。京都⼤学や九州⼤学、トヨタ、⽇産、など25 社が参加する国のプロジェクトでは EV への搭載を⽬指すといわれる。
「フッ化物イオン電池の正極材にフッ化鉄が適する可能性を実証した」。2022 年 12 ⽉エネルギー関連の学術誌に掲載された九⼤などの論⽂が注⽬された。安価なフッ化鉄で、正極材の充放電につながる化学反応を確かめた。安く安全な蓄電池の実現性に向けた⼤事な⼀歩だ。
フッ化物イオン電池はフッ素を電気エネルギーの運び⼿とする新たな蓄電池だ。既存の EV のリチウムイオン電池は1Kg あたり 200〜250Wh という容量だが、フッ化物電池は材料を⼯夫すれば 2500Wh 以上にできる可能性があるという。
九⼤などの成果は新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「RISING3」で⽣まれた。トヨタや⽇産、本⽥技術研究所のほか、パナソニックホールディング（HD）傘下のパラソニックエナジーやダイキン⼯業、⽴命館⼤学などが参加している。
課題はフッ化物イオンと相性のいい電極材料と電解質の探索。⼗分に反応しなければ電池の潜在能⼒を発揮できない。リチウムイオン電池で使うレアメタル（希少⾦属）に代わり豊富な銅やアルミニウムも電極材料の候補になる。動作温度の⾼さも課題。実⽤化は 35 年以降になるといわれる。
背景には図４に⽰すように⼤きく３つの技術的課題があるといわれる 10）。⽇本の技術に⼤きな期待がかけられていただけに、ここで中韓に逆転を許して政策転換を迫られる事態になったことは⼤変残念である。今後の資⾦や⼈的対応の⾒直しが求められている。
全固体電池はリチウムイオン電池の液体電解質を固体に置き換えたもの。発⽕の危険性が低く、セル全体を容易に積み重ねられるため体積当たりの電気量を 3 倍にできるとされる。
⽴ちはだかる 3 つの⼤きなとは、1 つ⽬は充放電により電極が膨張収縮すると固体電解質との界⾯が離れ、性能が低下する問題。2 つ⽬がそもそも固体電解質の中では電気を運ぶイオンが動きにくい課題がある。3 つ⽬が固体電解質の中でも硫⻩系の材料はイオンが⽐較的動きやすいので、電池製造時や故障時に有害な硫化⽔素を発⽣する可能性がある。
全固体電池は当初、2020 年代前半の EV 搭載を期待されていたが、開発が遅れた。ホンダや⽇産は 20 年代後半に EV 搭載を⽬指す。関連特許で世界最多の出願数を誇るトヨタは 20年前半に HV で実⽤化を⽬指すが、EV への搭載時期の⽬標は 20 年代後半を掲げる。サムスン SDI の元常務の佐藤登⽒は「全固体電池は次から次に課題が出る。EV で実⽤化するにしても 30 年になるだろう」と慎重に⾒通している。
ナトリウムイオン電池の特徴を図５に⽰す。国内ではセントラル硝⼦が 2024 年にも EV 向けに参⼊予定といわれる。中国では⾞載電池最⼤⼿の寧徳時代新能源科技（CATL）が 23 年に世界に先駆けてナトリウムイオン電池を量産し、EV ⽤に供給する計画があるという。
- 全固体電池：「次世代電池の⼤本命」とされてきた全固体電池は開発が⼤幅に遅れている。
- NH3燃料 13）
- ぺロブスカイト太陽電池 注）
⽇本で将来のノーベル賞候補となる先端研究⼈材が減っている。世界で注⽬される論⽂数ではピークから 2 割近く減り国別順位で 12 位と、2000 年代前半の 4 位から⼤幅に後退した。
優れた成果を⽣み出す研究者も 14 年から半減し、躍進する中国との差が広がった。⽇本初の⾰新が⽣まれにくくなっており、科学技術振興策や⼈材育成の⾒直しが急務となっている 14）。
そのような中で⽇本⼈研究者が発明し、次世代太陽電池の「本命」いわれる「ぺロブスカイト型」を国内企業が実⽤化する動きがある。09 年に本技術を発明した桐蔭横浜⼤学の宮坂⼒特任教授だ。 15）
ノーベル賞の有⼒候補とされており、印刷技術を使いシリコン型の半額で製造されるという。重さはシリコン型の 10 分の1 で、折り曲げられる。建物の壁や EV の屋根など従来難しかった場所にも設置できる利点がある。
- おわりに
- 朝⽇新聞 2023.1.27
- 朝⽇新聞 2023.2.14
- 朝⽇新聞 2022.12.30
- 週刊東洋経済 2023.4.15
- ⽇本経済新聞 2023.4.16
- ⽇本経済新聞 2023.4.18
- ⽇本経済新聞 2023.3.30
- 朝⽇新聞 2023.3.26
- ⽇本経済新聞 2023.1.30
- ⽇本経済新聞 2023.3.20
- ⽇本経済新聞 2023.3.17
- ⽇本経済新聞 2023.3.27
- ⽇本経済新聞 2023.3.5
- ⽇本経済新聞 2022.9.22
- 朝⽇新聞 2023.4.18
- ⽇本経済新聞 2023.4.3
⼀応、Ⅲ報までで⼀段落したつもりであるが、中⼼課題である EV 化問題で⽇本の⽴場が不鮮明である。もう少し明確になった時点でまとめようと思っていたが、トヨタ⾃動⾞の社⻑交代発表があったので、これを契機に取りまとめてみたいと思った。
脱炭素という⼤きな⽬標を掲げて世界的に動いているなか、コロナ禍でこの 3年余り⼤きな打撃を受け、さらに 1年前からロシアのウクライナ侵攻まで巻き起こり、収拾の⽬途が全く⽴たない時代に突⼊した。
このような時代になると、脱炭素などという“⾼尚”な⽬標に⽬を向ける前により現実的なエネルギー問題や⾷糧問題などに関⼼が集まるのが⾃然と考えられる。明⾔されていないが⽇本でも折⾓進んでいた脱原発が、また逆戻りしようとしている。この問題も含めて、最新の脱炭素の動きをまとめてみることにした。
トヨタは 2023.1.26 豊⽥章男社⻑（66）が 4.1 付けで会⻑に就き、佐藤恒治執⾏役員（53）を社⻑に昇格させる⼈事を発表した1,2） 。これで遅れが指摘される EV の⽴て直しに⼤きな改⾰がなされるかと期待した。
新社⻑からも EV 取り組みを加速させ、2026年には「レクサス」では新台⾞を導⼊し新型⾞を⽣産する考えを明らかにした3,4,5）。また電気⾃動⾞のつくり⽅も根本的に改める。ガソリン⾞や HV ⾞向けの延⻑線上だったのを脱し、EV 専⽤の基本設計とする。⽣産効率とコスト競争⼒を⾼め EV で先⾏する⽶テスラなどに対抗する。
トヨタは 22 年の新⾞発売台数では世界⾸位が確実になっているが、EV の世界販売シェアでは⾸位のテスラ、2 位の中国 BYD など⽶中欧のメーカーが上位を占め、トヨタは上位10 社に⼊っていない（図１）4）。トヨタは 21 年末、EV を 30年には 30 ⾞種そろえ、世界で 350 万台販売する戦略を発表している３）。
ただ⽬標はいいとして、⾜元での動きとしては、世界の市場ごとの性格の違いや技術の進展に対応するため、HV や EV、FCV（燃料電池⾞）の開発を「全⽅位」で進めることには変わりない。
数年は⼤丈夫にしても、その後の⾞社会を引っ張って⾏けるのであろうか。ことは 100 年に⼀度といわれる⾞改⾰の時代に差し掛かっているのである。
札幌市で４⽉ 15,16 ⽇に⾏われ、共同声明が出された。久しぶりに⽇本で開催される注⽬の国際会議であった。そのポイントが図２に⽰されている。
議⻑国の⽇本に重い課題を突き付けたといわれる。まず2035 年の温室効果ガス排出削減量は「19 年⽐で 60％減」とした。
再⽣可能エネルギーの導⼊⽬標の引き上げ必須で、脱炭素に向けて欧⽶からの圧⼒は続く。⽇本は 30 年度時点で４割弱の再⽣可能エネ⽐率を⾒込んでいる。対象期間が微妙に異なるため直接⽐較は難しいが、⽇本の 46％減より相当に厳しい。
原⼦⼒規制委員会に再稼働を申請、または既に合格した原⼦⼒発電所をすべて再稼働させても発電⽐率は 2 割程度にとどまるといわれる。国は 40 年までに最⼤ 4500 万 kW 洋上⾵⼒発電の導⼊にめどをつける。導⼊量の上積み、前倒しが求められる。
太陽光は天候に左右されやすい。陸上⾵⼒も適地に限りがある。欧州や中国は洋上⾵⼒を再⽣エネ拡⼤の柱に捉える。
共同声明の策定過程で、⽇本は「防戦」続きだったといわれる。象徴は⽯炭⽕⼒発電所。温暖化ガスの排出が多いとして欧州などは廃⽌時期の明⽰を迫った。⽇本は 30 年度も発電量の 2割弱を⽯炭⽕⼒に依存するため受け⼊れられなかった。⽯炭⽕⼒でアンモニアを混焼する取り組みにも批判が相次いだといわれる。⽇本は脱炭素の主軸の⼀つとしている発電へのアンモニアの活⽤には G7 の複数の国が明確に反対し削除を求めたといわれる。
合意が最後まで難航したしたのが EV の導⼊⽬標時期。英国は 35 年までに主要市場での販売のすべてを EV などにするよう要求した。⽶国は今後 10 年の⼩型⾞販売で EV などを 5 割にする案を求めた。⽇本は⾃動⾞から出る⼆酸化炭素（CO2）を 35 年までに 00 年に⽐べて半減するとの⽂⾔で理解を求めた。
⽶国は販売台数による数値⽬標の明記にこだわった。交渉は 4/15 深夜にもつれ込んだといわれる。結局⽶国の考えを盛り込みつつ、⽇本の「35 年までに半減」と共に明確な数値⽬標としない曖昧な⽂⾔で決着させたといわれる。
「守り」に終始した議⻑国から、世界の脱炭素を牽引する「攻め」へと転換していく必要があるといわれた。
欧州連合（EU）は温暖化ガス排出をゼロとみなす合成燃料の利⽤に限り 2023 年以降もエンジン⾞の新⾞発売を容認した。合成燃料は電動化が難しい航空機・船舶向けが本命で、⾃動⾞業界では航空関連事業も⼿がけるホンダとポルシェが先⾏する。⽣産コストの⾼さなど課題も多いが、EU の新⽅針により⾞での需要拡⼤を⾒込んだ開発競争が加速するとみられる。
合成燃料は再⽣可能エネルギーから⽣み出すクリーン⽔素と、⼯場などで回収・貯蔵した⼆酸化炭素（CO2）からつくる。現在のエンジン⾞やガソリンスタンドでそのまま使えるのが利点。精製すれば航空機のジェット燃料や船舶向け燃料にも使うことが出来るといわれる。
⾃動⾞メーカーではポルシェが先⼿を打つ。独シーメンス・エナジーと組んで 22 年 12 ⽉チリ南部に合成燃料の⼯場を稼働した。独政府の補助を受け 25 年までに 5500 万 L、27年からは 5 億 5000 万 L を⽣産する。
ホンダは⻑距離や⾼速⾛⾏で⾼出⼒が求められる⾃動⾞レース向けに合成燃料を検討しているといわれる。トヨタも耐久レースに合成燃料を使⽤したスポーツ⾞を投⼊した（図３）。
EU の新⽅針について、⽇本の⾃動⾞業界からは歓迎の動きがある。確かに EVへの移⾏で失う恐れのあった雇⽤や⼯場維持への期待は⼤きいが、合成燃料はエンジンの利⽤継続を求める「抜け⽳」との批判も出ており、EU が先頭を切ってきた EV の普及の遅れにつながりかねないと懸念もある。
EU のエンジン⾞禁⽌は⽇本の⾃動⾞メーカーが強い HVの禁⽌も含まれる予定だったが、合成燃料利⽤が可能となれば、HV 技術を⽣かした⽇本⾞は有利になる可能性がある。
アンモニアに先⾏して脱炭素の切り札とされていたのは燃やすと⽔になる⽔素だった。00 年代末から家庭⽤燃料電池や燃料電池⾞（FCV）が登場した。
だが、保管や輸送に使うタンクを⼤気の数百倍の⾼圧にするか、−253℃の極低温の状態にする必要がある。インフラ整備が難しく発電分野への普及が遅れたといわれる。
その⽔素に代わって注⽬されたのがアンモニア（図６）。数気圧か−33℃で保管でき、通常のガスタンクで扱える。今後は発電量が天候に左右される再エネ材として普及が進む。現在は補助電源として⽯炭や天然ガスが担う出⼒調整の⼀部をアンモニアが代替する期待が⾼まっている。
三菱重⼯も 4 万 KW 級の開発を⽬指し 22年夏に中核部品の燃焼器の試験を始めた。25 年にも実⽤化する計画だ。排熱を使い発電効率を⾼めるなどして、シンガポールの発電所への納⼊も検討する。
原料のアンモニアは現在、北⽶や中東で産出する天然ガスなどを現地で改質してつくる。今後普及が⾒込まれる、再エネの電⼒で⽔を分解する「グリーンアンモニア」も安くつくれる南⽶などが供給源だ。⽇本政府は発電⽤途の拡⼤に伴い、アンモニアの需要が 30 年に 21 年⽐で 3 倍の 300 万トンに、50 年に同 30 倍の 3 千万トンに増えるとみる。
反応には 800〜1800℃が必要となるなり、この熱源のため化⽯燃料も使う。⽔素と窒素を合成してアンモニアをつくる反応も 350〜500℃、100〜400 気圧という過酷な条件だ。
脱炭素エネルギーで最終的に有⼒なのはアンモニアかそれとも⽔素なのか。「どちらも運搬・発電で使いこなす技術が⽇本にはそろう。最後はインフラ整備次第だ」（プラント設備会社幹部）という。
欧州や中国の企業に先⾏を許したが、積⽔化学⼯業や東芝が 25 年以降に量産を始めるといわれる（図 7）。その他に JR ⻄⽇本が 25 年に全⾯開業を⽬指す「うめきた（⼤阪）駅」の広場への設置。15）
ホンダも⼯場などの⽣産設備オフィスビルなど幅広い利⽤を想定し、2030 年ころまでの実⽤化を⽬指すという本格的EV への時代の到来に備え、事業の幅を広げる狙いがある 16） 。
折⾓⽇本で発明された技術、ぜひ⽇本で花開かせたい。
注）「ぺロブスカイト」と呼ばれる特殊な結晶構造を持つ物質を材料に使う太陽光パネル。2009 年に桐蔭横浜⼤学宮崎⼒特任教授が発明した。
重さは現在主流となっているシリコン型の 10 分の 1 で折り曲げられるのが特徴。材料を塗って乾かすだけという簡単な製造⼯程のため従来の半額ほどで製造できると期待される 17） 。
今日 2023年5月19日から主要 7 カ国⾸脳会議（G7 広島サミット）が始まった。⼤きなテーマとしては「ロシアによるウクライナ侵攻問題」、岸⽥⽂雄⾸相が掲げる「核兵器のない世界」に向けた議論がなされるという。
ロシアが核兵器の使⽤を⽰唆するなど、核軍縮・不拡散をめぐる状況は厳しい。⽶英仏の核保有国を含む G7 として、実効性のある成果を出せるかが焦点だ。しかし出来たらこのような国際会議では脱炭素社会などを真剣に議論して貰いたい。
化⽯燃料の使⽤制限の強化、置き換わる元素として注⽬される⽔素利⽤の可能性追求、核技術、より⾼性能な蓄電池の開発など、脱炭素問題を進めるためには基本的問題が⼭積している。
このような問題に全⼒で取り組むためにも「ウクライナ問題」などを早く解決してほしい。それから⽇本の EV 化問題での基本姿勢の曖昧さ、これも早くきちんとして貰いたいと思う。このままにしておくと技術開発で⽇本は世界の先端を⾛るとこはできないと思う。
参考文献
参考資料：（下記文字列クリック）
完
「機材工誌」2023年秋季号より
