EVを巡る覇権争いに異変? 全固体電池で日本の自動車大手らが結集

EVを巡る覇権争いに異変? 全固体電池で日本の自動車大手らが結集

2018.06.20

全固体リチウムイオン電池(全固体LIB)でトヨタ自動車、日産自動車、ホンダ、パナソニックが手を組んだ。電気自動車(EV)普及の鍵を握る電池の領域では、各メーカーが独自の研究・開発を進めていて、密かな先手争いが熾烈を極めているものと思いきや、ライバルと目されていた3社が“日本連合”のような座組みで結集した格好だ。その理由とは。

各社が語った一枚岩になる意義

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が「全固体リチウムイオン電池の研究開発プロジェクト第2期」の概要を発表した。

第1期(2013~2017年度)は全固体LIBを実現するための材料開発とその評価が中心だったが、この第2期(2018~2022年度)では一歩進んで、実用化を前提とした大型・大容量の全固体LIBを用いて、EVへの搭載の可否や量産技術への適合性を含めて評価し、その世界標準化を目指すとしている。

このため、参加する企業や団体が大幅に増えた。自動車・蓄電池・材料の各メーカー23社と大学・公的研究機関15法人が連携・協調し、全固体LIBの実現に向けた課題解決に乗り出したのである。実現へ向けた道筋として、2020年代の後半には第1世代の全固体LIBが主流となり、2030年代の前半から第2世代の全固体LIBへ移行するとの想定を示した。

プロジェクトの成果は、参加企業が「製品開発・ビジネスの加速に活用」できるとしている

第2期発足の発表会には、自動車メーカーや電機メーカーからも担当者が駆けつけた。トヨタ自動車 電池材料技術・研究部の射場英紀担当部長は、「長年、トヨタは全固体電池に取り組んでいるが、課題は山積している。こうした形で一枚岩となって開発に取り組めるのは心強く、ぜひとも実用化したい」と意気込みを述べた。

日産自動車 総合研究所研究企画部の森春仁部長は、「産官学での取り組みによって可能性が広がるので、安く、大量に、安定して製造するため、日本の英知を結集したい」と挨拶。本田技術研究所 常務執行役員(パワートレーン担当)の相田圭一氏は、「プラグインハイブリッド(PHV)やEVを拡大していく鍵は蓄電池であり、全固体LIBの潜在能力に期待している。ホンダでも独自の開発はしているが、オールジャパンで取り組むことにより、量産へ向け前進できるだろう」と語った。

電動車拡大の鍵を握るのが蓄電池だ

パナソニック テクノロジーイノベーション本部 資源・エネルギー研究所の藤井映志所長は「海外メーカーに負けられないので、産官学のオールジャパンでの取り組みに期待するとともに、製造プロセスの面で研究・開発を牽引し、実用化につながるよう取り組みたい」と協力領域を明確にしながら抱負を述べた。

リチウムイオン電池で先行する中国の存在

各社のこうした熱意の背景にあるのは、既存のリチウムイオン電池の量産で先行する、中国などの海外勢に対する危機感であると語るのは、プロジェクトリーダーを務めるNEDO 次世代電池・水素部 統括研究員兼蓄電池開発室長の細井敬氏だ。その上で、「全固体LIBが将来的にコモディティ化する前に、日本から実用化することで、新技術で世界をリードし、差別化した技術によりうまみのあるビジネスを展開したい。そのためのプロジェクトだ」と思惑を語るのであった。

では、国の機関であるNEDOと、日本の産業を牽引する大手メーカーが期待を寄せる全固体リウムイオン電池には、どのような利点があるのか。

EVの魅力向上につながる全固体LIBの特性

リチウムイオン電池は、これまでの他の電池(鉛酸やニッケル水素)と異なり、電極材料が化学変化することで電気を生むのではなく、正負極間をリチウムイオンが移動することにより電気を生むところを特徴とする。化学反応を伴わないため劣化が少ない。したがって、充放電を何度も繰り返すことができるという利点がある。また、1セル(正負極を持つ電池の最小単位)あたりの電圧が高いため、そもそもの容量を大きくできる潜在能力も備えている。

一方で、過充電をすると電極の結晶が壊れ、短絡(ショート)して発熱や発火を生じる場合があり、ことに携帯用モバイル機器やノート型パソコンなどで過去に事故が起きている。

現状のリチウムイオン電池は、イオンの移動を促す電解質がジェル状であるため、そのような事故につながる可能性が高くなっている。その点、全固体LIBになれば電解質が固体となるので、事故を起こしにくくしたり、容量をさらに高めたり、充放電が短時間で可能だったりといった数々の利点がある。

全固体LIBは電解質が固体であるため、リチウムイオン電池に比べ事故が起こりにくい、容量が大きい、短時間での充放電が可能といった利点がある

それらの利点により、車両への積載性が高まったり、大型トラック/バスなどへも重量増を抑えながら適用できたり、充放電時間を大幅に短くすることで長距離移動を楽にできたりといった、EVとしての魅力向上にもつながることが期待されている。

どこまで協力するかも問題に

では、全固体LIBの課題とは何か。たくさんあるが、そもそも電極材料に何が適しているのか、その電極は量産可能な組成であるのか、量産に際しての製造技術は既存のリチウムイオン電池と別のやり方が必要になるのかなどは、根本的に解決しなければならない宿題だ。そこで産官学が集まり、オールジャパンの英知で基礎部分の課題解決に乗り出したというのが、今回のプロジェクトである。

全固体LIBを量産できればいいことばかりのようだが……

とはいえ、共同開発しながら得た知見と、これまで各社が開発してきた独自の知見とは、どこまでを共有・公開するのかといった課題もある。自動車メーカーは互いに競合関係にあるのだから当然だ。

この点についてトヨタの射場部長は、「トヨタではオープンイノベーションと言っており、必要な特許は公開していきたい」と述べた。同時に、「全固体LIBと言っても一種類ではなく、その中の共通部分をこのプロジェクトで取り組む」との含みも持たせた。

すなわち、根本的な部分でまだ解決すべき課題が残されているということだ。その道のりは遠そうだ。

資源問題への対応は待ったなし

全固体LIBは純粋な技術開発として挑戦しがいのある対象であり、本来は競合関係にある私企業が一致団結し、また大学や研究機関とも協力して、国のプロジェクトとして技術立国・日本の雌雄を決する取り組みで力を合わせるのは歓迎すべきことだと感じた。

一方で、現行のリチウムイオンバッテリーメーカーOBの言葉として、「ポストリチウムイオンはリチウムイオンだ。現状のリチウムイオンを舐め尽くすべき」との声もある。

また、現行のリチウムイオン電池と全固体LIBでは、リチウムを含む電極材料などは基本的に同じものを使うため、今回のプロジェクトで資源問題を解決できるわけではないとNEDOの細井氏は述べている。

したがって、全固体LIBが実用化したとしても、そのリユースやリサイクルなどは不可欠となる。このプロジェクトにおいても、3R(リデュース、リユース、リサイクル)への対応を視野に入れた低炭素社会のシナリオデザインを行うとしている。

このプロジェクトでは低炭素社会のシナリオデザインも行うとする

とはいえ、日産がEV「リーフ」の発売前に設立したフォーアールエナジーによって、この春にようやく中古電池のリユースを始めたことからも分かるように、EVとして使い終わったリチウムイオン電池を有効活用するには、その準備に長い年月を必要とする。先ごろ、トヨタとセブンイレブンが発表した、ハイブリッド車(HV)の中古ニッケル水素電池を用いた定置型蓄電池の実証においても、まだ日産のような1セルごとのレベリング技術は確立されていない。フォーアールエナジーの社長インタビューにもあるように、その点にはトヨタも、また全固体LIBを扱う各社もこれから苦労するだろう。

EVの市場投入で先行した日産も、使用済みバッテリーをリユースする仕組みづくりには苦労した(画像は充電中の日産「リーフ」)

大局観なしではガラパゴス化の危険も?

今回のプロジェクトで懸念されるのは、研究・開発そのもの以上に、2030年における社会や交通の在り方に対するグランドデザインがまったく語られず、現行のEVやリチウムイオンバッテリーに比べ、全固体LIBの性能がいかに高いかという点に終始したことだ。それでは、技術ができても社会に適応した交通政策と合致するかどうかは分からない。

それに対し、例えばドイツのアウディは、2030年に都市部に住む人の割合が世界人口の60%を超えるとする国際連合の推計を基に、どのような住環境が生まれ、そこに適合する交通手段はどのような姿であり、そこへ個人的な移動の自由を約束するEVがどう関わっていけるかといった視点で物事を語っている。単に技術的な優位性があるか無いかではなく、生活に役立つ技術とは何かを問うているのだ。

そこに先進技術が組み合わさることではじめて、日本が世界をリードすることができるのではないだろうか。技術だけが先行しても、現実の暮らしに根差した事業を進める諸外国の後塵を拝するのではないか。“ガラケー”ではないが、島国の閉鎖された中で、他国がやっていないから勝てるのではないかといったような、視野の狭い取り組みにならないことを期待したい。

CESで大注目の「折り曲げられるスマホ」、普及の見込みは?

CESで大注目の「折り曲げられるスマホ」、普及の見込みは?

2019.01.18

中国メーカーが自在に折り曲げられるスマホを実現

「大画面×コンパクト」を両立する夢のデバイス、実用性は?

端末の魅力を引き出すアプリ登場が普及のカギか

米ラスベガスで開催された世界最大級の家電見本市「CES 2019」では、2019年のトレンドを先取りする新ガジェットが一堂に会した。その中でも一際大きな注目を浴びたのが「折り曲げられるスマホ」だ。商品化にこぎ着けたのは世界初という。

折り曲げられるスマホ「FlexPai」

スマホの画面サイズが大型化を続ける中、iPhone SEのような小型スマホを求める声は依然として多い。そこで登場した折り曲げられるスマホは、「大画面」と「コンパクト」を両立する夢のデバイスに見える。果たして普及の可能性はあるだろうか。

自在に折り曲げられるスマホ、中国メーカーが実現

折りたためる2画面のスマホというアイデア自体は、実はそれほど目新しいものではない。NTTドコモとZTEが共同開発した「M Z-01K」などは、現行モデルとして国内で販売中だ。

だが、従来の2画面スマホはヒンジを用いて2つの画面をつなげたものに過ぎなかった。その後、液晶とは異なる特性を持つ有機ELが登場したことで、ディスプレイを紙のように自在に折り曲げられることも夢ではなくなった。

有機ELの「曲げに強い」という特性は、多くのスマホに活用されている。サムスン電子のGalaxyシリーズが画面端を曲面にしたスマホを発売後、ソニーモバイルシャープもこの形状を採用している。

これを推し進め、開くとタブレットのような大画面、2つに折り曲げるとスマホサイズという端末の可能性が見えてきた。そして2018年10月、中国のRoyoleが、世界で初めての折り曲げられるスマホ「FlexPai」を商品化したのだ。

中国Royoleのブース。フレキシブルディスプレイを使った様々な製品が並んだ

CES 2019では韓国のLG電子が巻き取り式のテレビを発表するなど、「曲がるディスプレイ」が会場全体で話題になっていた。そうした下地もあって、Royoleの出展ブースには来場者の行列が絶えず、展示機がバッテリー切れを起こすほどの盛況となっていた。

実用性はさておき、スマホの進化の可能性を示した

FlexPaiの特徴は、開いた状態ではタブレットに近い形状になり、そこから自由に折り曲げできる点にある。従来の2画面スマホとは異なり、広げた状態でも画面の境目がないため、タブレットと同じ感覚で利用できる。

広げた状態ではタブレットのように使える

メーカーが挙げるメリットは、複数のニーズごとの端末を1台に集約できることだ。大画面が欲しい人の中には、スマホとタブレットを両方持ち歩いている人もいるだろう。だがFlexPaiなら持ち歩くのは1台で済むというわけだ。

折り曲げた状態では一般的なスマホと同じように使える

折り曲げというギミックから、耐久性に不安を覚えるものの、20万回程度の折り曲げに耐えられるという。ただ、折り曲げると厚みが出るため、スマホのようにコンパクトに持ち歩くことはまだ難しい。

アプリの対応も課題だ。FlexPaiを折り曲げた状態では「表面」と「裏面」に加え、折れ曲がった「エッジ」の3画面を利用できる。FlexPaiの魅力を引き出すには、これら3画面を活用するようなアプリの登場が待ち望まれる。

そこでRoyoleは、FlexPaiをアプリ開発者向けに1,318ドルの価格で先行販売している。まずは開発者にデバイスを手に取ってもらい、どのような活用方法が考えられるか、アイデアを募っていく段階といえる。

会場で実機を試した印象だが、現段階での折り曲げスマホは実用的とまではいえないと思えた。しかしRoyoleという会社の名前を世界に知らしめ、フレキシブルディスプレイの技術を示したという意味では、この発表は大成功を収めたといえるのだろう。

また、サムスン電子など大手スマホメーカーも折りたたみや折り曲げ端末の開発を進めており、グーグルはAndroid OSとして公式サポートを表明している。スマホの次なる進化の可能性を真っ先に示したFlexPaiを、この場の実用性で語るのはお門違いなのかもしれない。

日本車のインテリアには独創的な未来がある? 「1kg展」で感じた可能性

森口将之のカーデザイン解体新書 第12回

日本車のインテリアには独創的な未来がある? 「1kg展」で感じた可能性

2019.01.18

国内主要メーカーの内装デザイナーが集まり展示会を開催

テーマは“1kgの価値”をどこまで高められるか

実車に応用できる? 独創的な作品の数々

国内主要自動車メーカー8社のインテリア・カラーデザイナーが参加する団体「JAID」が初の作品展を開催中だ。“1kg”という重さにこだわり、最新の3Dプリンターを駆使して各社のデザイナーが生み出した作品は独創的で、会場の「GOOD DESIGN Marunouchi」(東京・丸の内)は小さな現代美術館のような雰囲気になっている。

ダイハツ工業のデザイナーが出品した「受け継がれる樹脂」という作品

雑誌の対談が契機となり生まれた「JAID」

「JAID」という名前を初めて目にした人も多いだろう。「ジャパン・オートモーティブ・インテリア・デザイナーズ」の略で、「ジャイド」と読むそうだ。

創立のきっかけとなったのが、自動車雑誌「NAVI CARS」(ナビカーズ)での対談だったと聞いて、「あの号だ!」と即座に思い浮かんだ。クルマのインテリアを特集したナビカーズの2015年7月号で、筆者も別の対談に参加させていただいていたのだ。その号に国内メーカーのインテリアデザイナーが語り合うページがあったことは記憶の片隅に残っていた。

雑誌の売れ行きが落ちているといわれて久しい。それだけに、1つの雑誌の企画からJAIDのようなコミュニティが生まれたことは、モータージャーナリズムに身を置く者として嬉しい気持ちになる。

日産自動車のデザイナーが出品した「∞ Fluff」

価値ある1kgの創造に挑んだデザイナーたち

そのJAIDが企画したのが「1kg展」だ。なぜ“1kg”にこだわるかといえば、クルマの開発に携わる人たちにとって切実な「kg単価」という指標に理由がある。

「kg単価」とは、クルマの開発で使われる値段の単位だ。インテリアデザイナーとしてはkg単価が高い、いわゆる良い素材を使いたいという気持ちは大きいだろう。快適性や安全性の追求、さらには電動化への対応、重量の削減といった視点も持ちながら素材を選んでいるはずだ。

しかし、贅を尽くしてばかりでは車両価格の上昇を招くので、妥協が必要になる。おそらくインテリアデザイナーは、このような状況で悩みながら、新しい素材や仕立て、色などを取り入れるべく、奮闘の毎日を過ごしているのだろうと想像している。

では、そういった制約がなくなったとき、デザイナーたちはこのkg単価をどこまで価値あるものに仕上げられるのだろうか。これが、今回の展示会のテーマだ。最新の3Dプリンターを駆使し、時間や空間、物質としての限界などを飛び越えた作品を独自の着眼点で製作すると同時に、広くカーインテリアデザインの魅力を伝えたい。そんなメッセージのこもった展示会なのである。

ホンダのデザイナーが出品した「風速1kg」

素材と色のコーディネートが味わえる「ハンバーガー」

会場のGOOD DESIGN Marunouchiは、2013年度から通算5回、今年度も含めてグッドデザイン賞の審査員を担当している筆者にとってはなじみ深い場所だ。ところが、「1kg展」の内覧会を訪問した時には、状況がまるで違っていた。いつもは展示物をゆったりと眺めることができる空間なのに、この日はラッシュ時の駅のようにごった返していたのだ。それだけ、インテリアデザイナーの斬新な発想に期待する人が多かったということだろう。

日産のデザイナーが出品した「4D flower」。「1kg展」に作品を持ち寄ったのは、国内大手自動車メーカー7社(ダイハツ工業、ホンダ、三菱自動車、日産自動車、スバル、スズキ、トヨタ自動車)だ

作品の中には、クルマのインテリアデザインとは関係なく、最新の3Dプリンターならではの表現能力の高さをアピールするような作品も見られた。それらを業界の枠を飛び越えた独創的な作品と捉える人もいたようだが、クルマが好きで今の仕事に携わっている(はず)の方々だからこそ、もっとインテリアにこだわって欲しかった。

ただ、クルマのインテリアとの関連性が高い作品が大半を占めていることは確かで、中には独創的な発想や興味深いアイデアも見られた。本稿では独断と偏見で、そのうちの3つを紹介していこう。

まずは、会場の入り口近くに置かれていた「CMFバーガー」だ。「CMF」とはカラー、マテリアル、フィニッシュの頭文字で、ナビカーズでの対談が行われた頃から、自動車に限らずデザイン分野でひんぱんに使われるようになってきた言葉だ。造形だけでなく色や素材、仕立てにも気を配ることで、より完成度の高いデザインが生まれるというような意味が含まれている。

「CMFバーガー」はトヨタのデザイナーが出品

この作品は、CMFのコーディネートを1kgのハンバーガーに見立てて表現したもの。レザーのバンズ、クリアレンズのトマト、加飾素材のチーズやパティ、シート素材のレタスがさまざまな色で用意してあり、好みのバーガーを作り出せる。

3つの作例では、CMFの違いでかなり雰囲気の異なるバーガーを作れることが分かった。バンズを肉抜きタイプにすると総重量が1kgを切るなど、計量化を実感できる仕掛けも盛り込んである。ディーラーが車種別にCMFハンバーガーを用意すれば、顧客は楽しみながらカラーコーディネートを試すことができるかもしれない。

ディーラーに「CMFバーガー」が置いてあったら面白いかも

インテリアをボールにした斬新な作品も

続いて紹介するのは「トランスフォームステアリング」。自動運転が実用化された未来を想定した変形機構を持つステアリングで、手動モードでは伸びて操舵できる状態となり、自動モードでは縮めて格納しておける。全てがマットブラック仕上げだが、グリップ部分、変形部分、外枠部分を別のメーカーのプリンターで製作することで、素材の違いを表現している。

トヨタのデザイナーが出品した「トランスフォームステアリング」

製作したデザイナーはステアリング機能だけを想定していたようだが、左右のグリップをねじることでアクセルやブレーキの操作ができれば、この部分だけで基本的な運転操作ができる合理性の高いインターフェイスになると思った。ペダルがなくなれば、室内レイアウトの自由度も高まりそうだ。

伸ばせば手動運転に使えるし、自動運転中は縮んだ状態で格納しておける

最後は「インテリアボール」だ。写真を見てお分かりのとおり、クルマのインテリアを構成するパーツをボール状のアートとして表現したもので、多くのパーツをまとめ上げ、世の中というフィールドにデザインを“投げ”かけているインテリアデザイナーの仕事をボールの形に込めたのだという。

「インテリアボール」はホンダのデザイナーが手掛けた

展示してあるのは1個だけだが、スポーツの世界では競技によってサイズの違うボールを使うことにも製作者は着目している。使用する材料や加工方法を変えることで、同じ1kgでもサイズや見え方の違った表現ができるそうだ。

しかしながら筆者には、これがボールではなく卵に見えた。卵から生まれる前のクルマ、そのインテリアデザインは、こうなっているのではないかと想像したのだ。同じクルマのエクステリアデザインを卵の殻で表現することで、多くの車種を球形にできれば、一風変わったミニチュアになるのではないだろうか。

JAIDが企画した1kg展の作品群は、それ自体が柔軟かつ斬新な発想から生まれているだけでなく、見ているこちらも創造力が掻き立てられるものだった。この展示会を訪れて、日本の自動車メーカーにインテリアデザインの実力者が多いことに感心するとともに、メーカーには、この実力を引き出して製品に結び付ける能力が求められていることを教えられた。

1kg展の会期は1月25日まで。入場は無料だ。時間に余裕のある方は、一度訪れてみてはいかがだろうか。