リチウムイオン電池の豆知識

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ボリビア、リチウム野心 EV向け需要急拡大 「電池大国」目指す (2018.12.30)

www.sankeibiz.jp


 南米ボリビアが、電気自動車(EV)向けに需要が急拡大しているリチウム原料の採掘だけでなく、リチウム電池や電池用部材の生産大国を目指す野心的な取り組みを進めている。外国企業の支援を受けながら来年10月までに事業計画を具体化する見通しだ。

 

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ボリビア西部ウユニ塩原で行われているリチウム原料の積み込み作業=10日(ブルームバーグ

 

◆世界シェア20%計画
 ボリビア各地からの労働者の一団がバスに乗り込む。これから1日かけて勤務地へと向かう。高地の薄い空気、ぬかるみ、曲がりくねった悪い道、目がくらむほど真っ白な世界最大の塩の平原、これら全てがボリビアの天然資源、リチウムを採掘し、EV電池を作ろうと夢見る者の前に立ちはだかる。
 労働者らは同国西部のウユニ塩原で2週間働き、帰宅して7日間休む。アンデス山脈の海抜約1万2000フィート(3600メートル)の高地に世界レベルのリチウム採掘場を建設する試みだ。
 ウユニ塩原を上空から見ると、雪に覆われた平原と見まがう。乾期には塩が結晶化して、何百万個もの六角形のタイルがはるか遠くまで敷き詰められたかのようだ。雨期には塩原表面が浅く水に覆われて巨大な鏡のようになり、空を反射し水平線が見えなくなる。旅行者を引き付ける絶景だ。  ただ、リチウムの採掘は観光客を集めることよりはるかに難しいものとなりそうだ。ほとんどの関係者が、ボリビアのリチウムで採掘事業を賄えるか疑問視する。
 しかし、ボリビア政府は、EVの電源や蓄電池に欠かせないリチウムの世界的な需要の恩恵にあずかろうと意欲的だ。最終的に同国を米EV大手テスラ製の100%EV全モデルと、2022年までに発売される約300のEVのほとんどに充電式電池を供給する生産国にするという壮大な希望がある。
 国営のボリビア・リチウム公社(YLB)でゼネラルマネジャーを務めるジュアン・カルロス・モンテネグロ氏は「4~5年以内にボリビアは世界のリチウム市場で重要な供給国となるだろうが、そこで計画が終わりではない」と話した。
 ウユニにあるパイロットプラントでは今年、独自技術を主体に250トンの炭酸リチウムを生産。5年以内に生産量を15万トンに引き上げる計画だ。実現すれば、22年までに同国産リチウムは世界シェアの約20%を占めるとみられている。

◆地上最も遠い採掘場
 ただ、計画を実現するには、地球上で最も遠い採掘場の一つからリチウムを採掘するリスクを喜んで引き受ける外国企業の支援が必要だ。
 ドイツのツィンマー・オプ・ロットヴァイルに拠点を置くACIシステムズ・アレマニアは、太陽光発電、電池、自動車産業へのプロジェクトマネジメント支援を行う独ACIグループの子会社で、ボリビアでのリチウム採掘を目的に設立された。ウォルフガング・シュマッツ最高経営責任者(CEO)は電話インタビューに応じ、「有力なリチウム購入希望者が貧困にあえぐボリビアに殺到している。ボリビアには思い入れがあり、さらなる信頼関係を築きたい」と話した。
 電池と、外部に電流が流れ出すカソード極側の部品の国内生産に向けた第一歩として、ACIはボリビアのモラレス大統領とリチウム事業設立に合意した。ACIとYLBがそれぞれ49対51の合弁事業として契約を具体化するが、ACIはプロジェクト資金を確保できていない。

■埋蔵量2位 商用化の端緒
 ベンチマーク・ミネラル・インテリジェンスでシニア・アナリストを務めるアンドリュー・ミラー氏は「原料のリチウム生産でさえ大きな難関が複数存在している。電池用カソード部品の下流産業までも自前で発展させようとする試みともなれば、なおさらだ」と話す。
 しかし、挑戦の理由は明白だ。2025年までにリチウム需要は2倍以上になるとの予測があり、ボリビアには世界2位の埋蔵量、900万トンのリチウムがある。これまで商用目的の採掘は行われておらず、また、採掘、販売の実用的方法もなかった。

◆過去に不透明な要求
 世界のリチウム供給は逼迫(ひっぱく)しており、米国では米FMCとアルベマール、チリではソシエダード・キミカ・イ・ミネラ・デ・チリ(SQM)、中国では天斉●業(ティエンチー・リチウム)といった大手が大規模投資を行ってきたが、いずれのプロジェクトも難航している。  FMCと韓国鉄鋼大手ポスコはモラレス政権との契約を目指したが、ボリビア政府の不透明、法外な要求により交渉が長引き、投資家が撤退。失敗に終わった。
 モラレス氏は、06年に中南米の最貧国ボリビアの大統領に就任した左派。同国の主要収入源である炭化水素資源と、電力供給網、電気通信を国有化し、リチウムは外国企業ではなく国家管理の下で電池にすると公約している。
 南米のリチウムは高い山の上、塩類平原の下の塩分を含む泥の中に存在する。取り出すには、大量の濃塩水をくみ出し数カ月かけて蒸発させる。濃縮された液体は化学工場で炭酸リチウムか水酸化リチウムに加工する。サムスンSDIやパナソニックなどの大手企業がこれを車載電池として製品化する。
 ACIは濃塩水も電池部品も取り扱った経験はないが、状況を楽観している。同社とYLBの初期投資契約で建設されるリチウム製造工場では、21年に生産を開始し、22年末には水酸化リチウム生産量は最大の年4万トンに達することになっている。生産量世界4位のFMCのアルゼンチンでの最大生産量の約4倍だ。
 この実現に向けACIは、濃塩水から直接水酸化リチウムを取り出し工程を加速する技術を別のドイツ企業、K-UTECソルト・テクノロジーに依頼する。ウユニの濃塩水は、マグネシウム含有率が高く、リチウムの純度を高めるためにはチリやアルゼンチン産のリチウムよりも生産コストが高くなる。

◆大統領選への布石か
 濃塩水からリチウムを取り出すこともさることながら、電池メーカーが要求する化学成分と価格の製品を製造することは容易ではない。カソードに要求される純度のリチウム生産には長期間かかり、世界の大手メーカーの生産量が既に増加している中でのACIの製造開始は遅すぎるかもしれない。
 英金融大手HSBCは「三菱商事住友商事などによるボリビアのリチウム採掘の試みは実現しなかったが、需要増加、長期供給契約、政策への信頼、魅力的な価格が同国のプロジェクトへの投資の動機付けになる可能性もある」と指摘する。
 「リチウムは鉱業と炭化水素資源の国営化の次のステップ」と考えるボリビア政府にとって、市場動向は最大関心事ではない。モラレス大統領は8月、「リチウムは経済と政治の保険のようなもので、愛するボリビアの自由で独立した発展に貢献するためのものだ」と話した。
 同国では19年に大統領選が行われるが、10月に隣国チリとの領土問題をめぐる国際司法裁判所(ICJ)への訴えが棄却され政権への打撃となった経緯がある。このため、モラレス政権はそれまでにリチウム事業の計画を具体化し、支持率の上昇につなげたい考えだ。アナリストの中には「政府は幻想を掲げて政権を維持したいだけだ」との声も出ている。(ブルームバーグ Laura Millan Lombrana) 

 

 

トヨタの全固体電池、実用化に道開く基盤技術が明らかに (2018.8.24)

 トヨタの全個体電池開発に関する情報です。2020年代前半に数量限定で全個体電池の実用化を、大量生産はさらにその先とのことです。

tech.nikkeibp.co.jp


 同社は同基盤技術によって、全固体電池セルの体積出力密度を約2.5kW/Lに引き上げた。同時に、同体積エネルギー密度を2010年ごろのリチウムイオン電池(LIB)セルの2倍に相当する約400Wh/Lまで高めることに成功した(図)。そのセル性能は現状の先端のLIBには確かに及ばない。だが、同社電池生技開発部主査の岩瀬正宜氏によれば、現在はLIB超えを前提に実用化に向けた開発を進めている。同社はまず、同技術を基盤に2020年代前半に数量を絞った形で全固体電池の実用化を目指す。大量生産技術の確立はその先の目標とする。

 

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 トヨタの全個体電池の開発計画に関する新しい情報です。昨年トヨタが2022年ころに全個体電池を実用化し販売開始する計画というニュースがありましたが、これを裏付けるような内容です。

 現状で400Wh/Lのエネルギー密度ということで、これだけみればすごい性能というわけではありませんが全個体電池の最大のメリットは安全性と耐久性です。車両に搭載される電池だけに特に安全性は重要ですから、これだけでも現状のリチウムイオン電池から切り替える価値は十分にあります。安全性と耐久性を十分に検証してから、その後じっくりとコストダウンとエネルギー密度の向上に力を注いで頂きたいと思います。

 

 

アンデス>山奥で展開される「天空のリチウム争奪戦」 (2018.5.14)

 リチウムイオン電池の原料をめぐり南米の高所で熾烈な争奪戦が繰り広げられています。

headlines.yahoo.co.jp


 南米アルゼンチンとチリ、ボリビアの国境地帯は「リチウム・トライアングル」と呼ばれ、急速にリチウム生産に伴う開発が進んでいる。チリや米国、豪州、日本が開発の主なプレーヤーだったが、いまリチウムを買いあさっているのは中国だ。

 

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 中国勢は近年の積極的な買収・出資戦略で、リチウム5大メジャーのうち2社を占めるまでに成長した。豊田通商の工場の近隣でも、中国企業が工場を建設中だ。中国大手ガンフェンと合弁事業を進めるカナダ企業インターナショナル・リチウム創業者のキリル・クリップ氏は「リチウム争奪戦が始まった。その中心にいるのは中国だ」と言い切る。

 

 

 リチウムイオン電池の原料であるリチウムは海水に多く含まれ、海水が蒸発して高濃度化した南米のアンデス山脈にある高所の塩湖が、主要なリチウムの原産地となっています。ここで中国が官民一体となって採掘の主導権を奪っているという話題です。

 各種電気機器の電源としてもはやリチウムイオン電池は世界中の人々の日常生活に欠かせないものとなり、その原料であるリチウムは原油や鉄鉱石といった鉱物資源と同様の価値を持つ重要資源となりつつあります。それを狙ってアンデスの山奥で世界各国の企業が熾烈な争奪戦を繰り広げていますが、やはり近年の中国企業のパワーはすごいですね。

 それにしても、呼吸することさえ困難な高所に駐在し活動している方々には頭が下がります。

 

 

東芝、6分間の超高速充電で320km走行可能にする次世代リチウムイオン電池 (2017.10.8)

 東芝が自社ブランドのリチウムイオン電池SCiBを進化させ、次世代型SCiBを開発したという話題です。

pc.watch.impress.co.jp

 株式会社東芝は10月3日、従来品の2倍の容量を持つ負極材を採用した「次世代リチウムイオン電池(SCiB)」の試作に成功したと発表した。

 本SCiBを用いることで6分間の急速充電で、従来のリチウムイオン電池を搭載するコンパクトEVと比較して走行距離を3倍の320km(※32kWh電池容量搭載のコンパクトEVを想定したJC08モードでの走行距離換算)に延長可能という。

 

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 これは実現すれば相当なインパクトのある電池です。

 SCiBは負極にチタン酸リチウムを採用し、もともと長寿命(充放電回数約5000回)でかつ安全性が高いのが特徴でしたが、定格電圧が2.4Vしかなくエネルギー密度が低いという弱点がありました。

 次世代SCiBではチタンニオブ系酸化物の負極によりこの弱点を克服して容量を2倍にしたうえ、10C充電(32kwhの容量のバッテリーを6分間で充電)が可能だといいます。これは現行の他社のリチウムイオンバッテリーに比較して驚異的な性能です。急速充電性能が高まれば電気自動車の実用性も大幅に高まります。

 東芝は現在会社存続の危機にあり、稼ぎ頭のメモリー事業の売却をめぐって大騒ぎとなっていますが、やはり現場の技術者はしっかりと仕事をしていますね。メモリー事業を売っちゃって本当に大丈夫?と心配していましたがこの商品の優位性が一つの答えなのかもしれません。

 電気自動車は部品点数が少なくシンプルな構成であり、多くの部品は性能に大きな違いはなく差別化はできません。すると最大のポイントはリチウムイオン電池の進化となります。コスト・安全性・寿命・急速充電・エネルギー密度などリチウムイオン電池にはまだまだ改良の余地がたくさんあります。コスト面ではすでに中韓メーカーに太刀打ちできない状況ですので、日本のメーカーには高性能・高付加価値のバッテリーでリードしていただきたいと思います。

 

 

日産、EV用電池量産から撤退へ 中国ファンドに売却 (2017.8.2)

 日産がNECとの合弁事業であるEV用リチウムイオン電池の製造から撤退し、事業を中国企業に売却して技術開発に専念するというニュースです。

www.asahi.com

 日産自動車は、電気自動車(EV)「リーフ」に搭載している電池の生産子会社を、中国の投資ファンド「GSR」に売却する方針を固めた。電池の量産からは撤退する一方、最先端の電池の研究開発に資源を集中する。売却額は1千億円規模の見通しで、今夏にも交渉をまとめ、発表する。

 日産は自動車大手の中でも特に早期から電気自動車に着目し、開発を続けてきた会社です。2000年には当時としては画期的な電気自動車ハイパーミニを販売しています。

 NECとのリチウムイオン電池製造の合弁事業であるオートモーティブエナジーサプライの設立は、世間が電気自動車に浮かれていた最中の2007年に発表され大きな話題となりました。同社の製造するバッテリーは日産のリーフに搭載されています。 しかしながら供給先が日産向けに限られると供給量は限定され、今後も大幅な増加は見込めず採算に合わないと判断されたようです。

 リチウムイオン電池はもはや先進技術の塊ではなく、世界中のどこでも製造可能なのでコスト競争力で優劣が決まってしまいます。とすると圧倒的な投資でコスト低減が可能な中国・韓国勢にかなうはずもなく、撤退は妥当な判断といえるでしょう。

 寂しい気もしますが、今後はあっと驚くような新技術の開発に期待します。

 

 

トヨタが全個体電池搭載のEVを22年に販売開始 (2017.7.28)

 トヨタが、リチウムイオン電池よりも飛躍的に性能を向上させた「全個体電池」を搭載したEVを平成22年から国内販売する方針を固めたという驚愕のニュースです。

www.chunichi.co.jp

 トヨタ自動車は、現状の電池よりも飛躍的に性能を高めた次世代の「全固体電池」を搭載した電気自動車(EV)を二〇二二年にも日本国内で発売する方針を固めた。

 トヨタの地元名古屋の中日新聞の記事なので信ぴょう性は高いのでしょう。各社から後追い記事が出ています。

 全個体電池とは、リチウムイオン電池の+電極と-電極の間を満たすリチウム電解液を、これまでの液体やゲル状半固体の代わりにセラミック系の個体材料で埋めるというものです。リチウムイオン電池は現在では高性能電池として広く普及していますが、まれに発火したり爆発したりする危険性が常に問題視されてきました。この危険性をなくすためメーカー各社は徹底した品質管理行っていますがそれでもリチウムイオン電池関連の事故は後を絶ちません。これが全個体電池になると、電極の間を固体で埋めるために電極のショートの危険性が大幅に少なくなり、安全性が飛躍的に向上します。さらに充電時間も大幅に短くなるとのことです。

 リチウムイオン電池に関する研究開発は世界中で行われていて、よく「性能が飛躍的に向上する」ような研究成果がニュースになりますが、ほとんどは聞き流していいレベルの話です。というのは研究開発段階で新たな発見をしても、その後の実用化段階において耐久性・安全性・生産性・コストその他の実用上の問題をクリアできずほとんどが実用化・商品化されずに消えていくからです。全個体電池もそのうちの一つとしか考えていませんでした。

 ところがこれを「トヨタが販売する方針」となると話が全く変わります。トヨタは商品化のためのテストを過去長期間にわたって行っていたはずで、これらの問題をクリアできるめどが立ったからこそこうした方針が出たわけで、つまり商品化の可能性が非常に高いということです。実現すればリチウムイオン電池が商品化されたのと同じくらいのインパクト、まさに「イノベーション」です。

 最近になって欧州自動車メーカーや政府がEV重視の方針を打ち出し、これに対する日本の自動車メーカーの出遅れを懸念する論評がよく聞かれますが、これは見当違いといっていいと思います。日本の自動車メーカーは世界に先駆けてEVの開発に取り組んできた実績があり、事実トヨタはRAV4EVを、日産はハイパーミニを、ダイハツハイゼットEVをテスラモーターズが誕生する前から開発し販売しています。つまりいつでもEVを主力に切り替える技術も生産能力も販売力もあるのです。ただその方針を明確に1つに絞っていないだけで、特にトヨタは「全正面作戦」を行う余裕があるのでエンジン車もハイブリッドも燃料電池もEVも同時並行的に開発を行っています。あとはどれを選ぶか、さじ加減一つでしょう。

 少し話がそれましたが、ひさびさにワクワクするような電池関連の話題です。

 

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