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。

新AQUOSは“片手ポケット族”狙う iPhone不在の「小型スマホ」市場に勝機

新AQUOSは“片手ポケット族”狙う iPhone不在の「小型スマホ」市場に勝機

2018.11.16

シャープが新スマホ「AQUOS R2 compact」を発表

大画面化の波に逆らい、「片手ポケット族」が増加傾向に

iPhone不在の「小型スマホ」市場を狙う

11月15日、シャープがAndroidスマートフォンの新製品「AQUOS R2 compact」を発表した。名前に「compact」と付いている通り、最近のスマホ市場では選択肢が減っている小型モデルであることが特徴だ。

小型スマホの需要を取り込む「AQUOS R2 compact」

コンパクトな見た目とは裏腹に、中身にはハイエンドである「AQUOS R」シリーズのスペックを詰め込んでいる。世界的にスマホの大画面化がトレンドとなっている中で、あえて時代に逆行するシャープの狙いはどこにあるのだろうか。

スマホを片手で持ち、ポケットに入れて使う人が増加

世界のスマホ市場では、6.5インチの「iPhone XS Max」に代表される大画面モデルが人気を博している。だが、日本では通勤電車などの利用シーンにおいて、片手で使う人が多いといわれている。シャープによれば、スマホを片手で持つ人は64% 、服のポケットに入れて持ち運ぶ人は49% に達しており、その割合は上昇傾向にあるという。

片手で持ち、ポケットに入れて持ち歩く「片手ポケット族」が多いという

その背景として、シャープはスマホの「インフラ化」を指摘する。SNSやコンテンツを楽しむだけでなく、サービスの利用やモバイル決済にスマホは欠かせない存在になっており、日常生活でスマホを取り出す場面が増えている。

AQUOS R2 compactは、日本人の手のサイズを念頭に置いた「横幅64mm」のボディに、できるだけ高性能な部品を詰め込んだハイエンドコンパクト機になっている。プロセッサは最新のSnapdragon 845、メモリは4GBを搭載しているが、これは大画面モデルのAQUOS R2と同等だ。

ポケットに入れやすいサイズに高性能を詰め込んだ

スマホ本体を小型化する一方、画面は前モデルの「AQUOS R compact」より大型化した。このためにシャープは画面の上下に切り欠き(ノッチ)を持つIGZOディスプレイを開発。インカメラと指紋センサを搭載しつつ、表示領域を上下に広げてきた。

前モデル(左)と比べて新モデル(右)は表示領域が広がった

「iPhone不在」の小型スマホ市場を直撃

シャープによれば、小型スマホを求める人は全体の3割程度という。スマホ市場では残りの7割に向けた大画面モデルが幅を利かせており、最新のiPhoneでは6.5インチのXS Maxに加え、一般向けモデルの「iPhone XR」も6.1インチとなっている。

一方、小型モデルとして根強い人気のあった「iPhone SE」は、後継モデルが出ないまま販売が終了。中古市場では価格が上昇する騒ぎもあった。

日本で最大シェアを誇るiPhoneだが、小型スマホ市場では存在感が薄れつつある。ソニーモバイルはXperiaシリーズのコンパクト機を投入しているが、2018年夏モデルの「Xperia XZ2 Compact」と比較して、シャープ機は画面の大きさ、薄さ、軽さの面で圧倒している。

中国メーカーとして日本でも勢いを伸ばすファーウェイ、OPPOも世界市場において大画面化競争を繰り広げており、小型モデルに積極的な動きは見せていない。この点もシャープにとって有利に働いている状況だ。

また、AQUOS R2 compactは顔認証と指紋認証の両方に対応しているのも特徴。これは、iPhoneにもXperiaにもない機能だ。スマホをポケットから取り出し、顔の前に持ち上げるだけでロックを解除できる顔認証だが、卓上に置いている場合は使いにくい。だが指紋センサがあれば、指を置くだけで済む。

顔認証に加えて指紋認証にも対応

スマホの端末メーカーの多くはグローバル市場に目を向け、大画面化のトレンドを追いがちだ。だが、シャープは国内の需要をしっかりとらえた上で、日本のユーザーに刺さる製品作りを続けている。

依然としてiPhone人気が続いている中で、限られた市場であっても「不在」のチャンスをタイムリーに活かし、ユーザーを奪還する。国内に目配りできるシャープならではの戦い方に注目したい。

大画面化するスマートフォン 使いやすさの試行錯誤は縦長から折り畳みへ

知って納得、ケータイ業界の"なぜ" 第23回

大画面化するスマートフォン 使いやすさの試行錯誤は縦長から折り畳みへ

2018.11.16

海外メーカーの台頭で日本にも大画面化の波が到来

大画面化と使いやすさの両立、各社の工夫の歴史

縦長スマホにとって代わるのは「折り畳み」スマホか

スマートフォンのディスプレイは年々大型化が進んでおり、かつては「大きすぎる」と言われた5インチディスプレイが、今や小さい部類に入ってしまうほどだ。一方で使いやすさを維持しながらディスプレイの大画面化を実現するため、メーカー各社はさまざまな工夫を重ねている。スマートフォンのディスプレイサイズはなぜ大きくなり、今後はどのように変化していくのだろうか。

海外メーカーの台頭で日本でも大画面化に拍車

スマートフォンにとってディスプレイは、単に情報を表示するだけでなく、タッチして操作するインタフェースも兼ねている非常に重要な存在だ。そのスマートフォンのディスプレイが、ここ10年ほどで最も大きく変化した要素が「サイズ」である。

どれくらい大きくなったのかというのは、新旧のスマートフォンのディスプレイサイズを比べてみれば一目瞭然だ。日本で最初に発売されたiPhoneである「iPhone 3G」のディスプレイサイズは3.5インチだった。一方、「iPhone X」や「iPhone XS」、「iPhone XR」といった最近のiPhoneのディスプレイサイズは6インチ級があたりまえ。1.7倍に以上に拡大しているのだ。

今やスマートフォンのディスプレイサイズは5インチ以上が一般的で、6インチも珍しくなくなった。画像の「iPhone X」のディスプレイサイズは5.85インチだ

さらに「iPhone XS Max」は6.5インチもあるし、他の大手メーカーでもサムスン電子の「Galaxy S9+」やファーウェイの「HUAWEI P20 Pro」のように、6インチを超えるディスプレイを採用した機種は増えている。なぜ、これほどまでにディスプレイサイズが大きくなったのかというと、それは大画面が欲しいというユーザーが多いため。スマートフォンの性能向上によって動画やコミック、ゲームなどのコンテンツを楽しむ人が増えていることから、ユーザーのニーズに応えるかたちで、大画面が求められるようになったといえよう。

だが日本国内の事情に目を向けてみると、公共交通機関での通勤・通学が多いのに加え、片手で文字入力ができる「フリック入力」が広く普及したこともあり、片手でスマートフォンを操作する傾向が強く、実は大画面に対するニーズはそこまで大きい訳ではない。実際日本では、4インチディスプレイの「iPhone SE」が人気を保っていたし、シャープの「AQUOS R Compact」やソニーモバイルコミュニケーションズの「Xperia XZ2 Compact」などのように、4インチ台のディスプレイを採用したコンパクトなスマートフォンも投入されている。

2018年の夏モデルとして販売されている「Xperia XZ2 Compact」は4.9インチと、最近では珍しくなった4インチ台のディスプレイを採用したコンパクトモデルだ

にもかかわらず、日本でも大画面のスマートフォンが増えているのはなぜか。まずは国内のスマートフォンメーカーが減少したことで、市場に海外メーカー製のスマートフォンが増えているためだ。海外では移動手段の違いに加え、文字入力システムの違いからスマートフォンを両手で持って操作する機会も多く、片手操作に対するこだわりが弱いのだ。

新興国などでも、ディスプレイサイズが大きいほど人気が出る傾向が目立ち、大画面に対するニーズが強いのである。海外製スマートフォンが日本市場に入り込みやすくなったことが、日本国内においてもスマートフォンの大画面化を進めたといえる。

縦長スマホの元祖はアップルだった?

とはいえ、スマートフォンが大画面化するに従って、本体の横幅がひろがり、さすがに海外のユーザーからも「持ちづらい」という声が増えてきたようだ。そこで近年急速に増えているのが、従来の16:9比率ではなく、18:9や19:9といった縦長比率のディスプレイの採用である。

持ちづらさに影響する横幅をこれ以上広げることなく、ディスプレイを縦に伸ばすことで大画面化しようとしたのだ。この流れをけん引したのは韓国メーカーで、2017年にはLGエレクトロニクスが「LG G6」(日本未発売)、サムスン電子が「Galaxy S8/S8+」といったように、縦長比率のディスプレイを採用した機種を積極的に投入した。

2017年発売の「Galaxy S8」「Galaxy S8+」は、18.9:9と縦長比率の有機ELディスプレイ「インフィニティディスプレイ」を採用したことで大きな話題となった

この韓国の両メーカーとも、グループ内にディスプレイデバイスを開発する企業を持っている。それゆえ縦長比率のディスプレイが生み出されたのには、実は大画面化だけが目的ではない。自社のスマートフォンに新しいディスプレイをいち早く搭載し、トレンドを作り上げることで、グループ企業のディスプレイデバイス販売拡大につなげる狙いもあったといえる。

だが、縦長ディスプレイで大画面化するというアイデアを真っ先に実践したのは、実はアップルである。アップルはかつてディスプレイの大画面化に消極的で、2011年発売の「iPhone 4s」までは3.5インチのサイズにこだわっていた。だが大画面化を求めるユーザーの声を受け、2012年発売の「iPhone 5」でディスプレイサイズを4インチに拡大した際に、ディスプレイの横幅はそのままに、縦に長くするという手法をとったのである。ある意味、アップルは5年前に現在のトレンドを先取りしていた、といえるかもしれない。

スマートフォンのディスプレイを縦に伸ばして大画面化するというアイデアをいち早く実践したのは、アップルの「iPhone 5」だった

しかしながら、ディスプレイを縦に伸ばして画面サイズを大きくする工夫にも、いずれ物理的な限界が来ることは目に見えている。そこで、さらなる大画面化の追求で、いま注目されているのが折り畳み式ディスプレイだ。このアイデア自体は、NTTドコモが2013年の「MEDIAS W」(NECカシオ モバイルコミュニケーションズ製)、2018年の「M」(ZTE製)で既に実現しているものだが、いずれも2枚のディスプレイを用いていたため、どうしても画面の折り目に継ぎ目が発生してしまう弱みを抱えている。

折り畳みスマートフォンとして注目されたNTTドコモの「M」は、2枚のディスプレイを用いるスタイルであるため折り畳み部分に継ぎ目が発生してしまう

だが有機ELを用いれば、ディスプレイを折り曲げられる“真の”折り畳みスマートフォンが開発できると言われており、大手スマートフォンメーカーがその開発を進めているとの観測報道も幾度となくなされている。

これは折り畳みできるという意味の「フォルダブル」スマホなどと呼ばれ、先ごろはサムスン電子が、来年発表するというフォルダブルスマホ「Galaxy F」のプロトタイプを開発者向けに見せはじめたりしている。2019年は各社から製品が登場するのではないか? との声もあるようだが、いま確実に言えることは、真の折り畳みスマートフォンがいつ、どのメーカーが、どのような形で投入するのかが、大いに注目されているということだけである。