2023年2月1日水曜日

全固体電池、開発競争の頓挫?

全固体電池の開発が行き詰まっている。なんでもノーベル賞級のブレークスルーがないと、全固体電池の開発がうまくいかないのだそうだ。(記事中には2030年以降の実用化とある)どう対応するか、会社によって対応が違うだろう。記事、関連文章、日本人からの反応をみよう。

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2023/01/31全固体電池、開発遅れ 日本、迫られる政策転換  「次世代電池の大本命」とされてきた全固体電池は開発が遅れ気味だ。背景には大きく3つの技術的な課題があり、いまだ解決できていない。全固体電池の開発に傾倒してきた日本は、従来の電池技術で中韓に逆転を許して政策転換を迫られる事態にもなっている。国や企業は今後、資金や人的資源をどこにどれだけ投資するのかより慎重に見極める必要がある。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、セルを容易に積み重ねられるため体積あたりの蓄電量を3倍にできるとされる。次世代電池の主役に躍り出たが、3つの課題が立ちはだかる。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だ。2つ目に、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。固体電解質の中でも硫黄系の材料はイオンが比較的動きやすいと期待されている。ただ、電池の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のが3つ目の壁だ。 全固体電池は当初、2020年代前半のev搭載を期待されたが開発が遅れた。ホンダや日産自動車は20年代後半にev搭載をめざす。関連特許で世界最多の出願数を誇るトヨタ自動車は20年代前半にハイブリッド車で実用化を掲げる。韓国の大手電池メーカー、サムスンsdiの常務で現在は名古屋大学客員教授の佐藤登氏は「全固体電池は次から次に課題が出てくるevで実用化するとしても30年以降になるだろう」と慎重に見通す。従来の電池開発がおろそかになった弊害も出てきた。経済産業省は22年3月に実施した官民協議会で、これまでの「全固体電池に集中投資」する政策について異例の反省の弁を述べた。中韓の企業が従来の電池の技術や競争力で日本を逆転したことで、全固体電池の実用化に至る前に、日本企業は疲弊し、史上から撤退する可能性があると言及。液系電池の生産基盤強化への大規模投資に対し支援を行う方針を打ち出した。lfpなど旧来の技術を使った液系電池の進歩は近年著しく、全固体電池との開発競争は激しい。どの電池が主導権を握るかはまだ見通せない。国や企業は様々な電池の技術動向をにらみながら開発を進めることが必要になりそうだ。


横浜国立大学が開発した新素材で全固体電池の耐久性問題が解消、体積不変の正極材で劣化を抑止 2022/12/18  全固体電池の耐久性問題解消、原子レベルで体積不変の正極材が開発された!横浜国大が実現 横浜国立大学の小沼樹大学院生と藪内直明教授らは、原子レベルで体積変化しない全固体電池の正極材料を開発した。リチウムイオンが電極物質に脱挿入されても結晶格子の体積が変わらないため劣化を抑えられる。硫化物系電解質と全固体電池を構成し耐久性を検証すると、400回の充放電では劣化は見られなかった。全固体電池の耐久性問題の解消につながる。岩塩型の結晶構造を持つリチウム過剰バナジウム系材料を開発した。放電時にリチウムイオンが挿入されるとバナジウムは3価、充電時にリチウムイオンが抜けるとバナジウムは5価のイオンになる。リチウムイオンが抜けた分をバナジウムイオンが移動して膨らみ、結晶全体としての体積を一定に保つ。電池は電極の体積が変化して電解質と電極の間に隙間ができ性能が劣化する。体積変化がなければ劣化を防げる。実際にリチウム合金を負極に硫化物系電解質と全固体電池を組むと容量は1グラム当たり300ミリアンペア時。400回の充放電では容量は変わらなかった。全固体電池の普及に向け正極材料は大きな進展になる。バナジウムの供給は中国とロシア、南アフリカに偏るものの、用途が特殊鋼に限られていた。

<以下、日本人からの反応>

*必要は発明の母とはよくいったものでEVがらみもあり、多くの開発費と人員を投じているので、電池については色々な発明、改良が進んでいるようです。実際には、どのような事柄が有用で市場を押さえるかということが重要なのでしょうが、劣化を防いで寿命を伸ばすということ自体は大変有益なので、どれほど実用化できるかですね。

*研究お疲れ様です!何年も前に2020年には全個体電池が出てくると言われていて、スマホに搭載されるのを楽しみにしてましたが、その後殆ど明るいニュース無く、そろそろ2023年。ようやく正極材の開発に成功したんですね。おめでとうございます!超急速充電に超耐久と高容量という全個体電池。本当に実現したら嬉しいなと待っていましたが、着実に進んでいるんですね。頑張ってください!

*また、中国、ロシアが資源を独占、寡占するのか。鬱陶しい国やわ。→ wikiより『日本国内において産業上重要性が高いにもかかわらず、産出地に偏りがあり供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの輸入で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60日分を国家備蓄すると定められている。またリサイクル確立も重要視され、日本では廃触媒からの回収や、重油ボイラーの灰などからの回収が行われている。』日本では枯渇する問題になるかも。

*これは結構な発明なのではないでしょうか?400回は試行回数として少ないけど本当に劣化が無ければ廃棄バッテリーも少なくできるしEVにも大きく貢献出来そう!しっかり特許を固めましょう。

*こういう開発は国家レベルで進めないと遅れをとってしまうのです。部分的な基本技術は何処かで集約して実用テストに移り、更に生産という段階になるのだが其々に異なる技術が求められる。正に総合力が必要なのです。

*この研究者、チームが5億円で買収されて以降は他国で研究、他国の企業の技術に。なんてことにならないように、しっかり報酬を支払ってあげてほしい。

*富士山近くにはバナジウム層が有ると思うけど富士山の天然水にはバナジウム含まれてる事多いよね。また海底にはバナジウムボヤが居るそうだよ。生体濃縮機能を最大限に生かしてレアメタル等々の問題を解決に結び付けたいよ。

*富士山の天然水にバナジウムが豊富に含まれている、って宣伝していたからどれくらい含まれているのか調べたら、とある天然水で0.56マイクログラムでした。資源としては活用できないのでしょうね。

*生産よりも更に問題なのが精錬。これらレアメタル・レアアースの精錬に関して、中国は環境意識を持っているのかとても怪しい。環境への影響を無視して製品を出されると、価格競争できる訳がない。せっかく良い技術を開発しても、相手を利するだけになりそうで、モヤモヤする。

*だんだん進歩しているようだね。今回のブレークスルーが、どのくらい大きなステップなのか、私のような素人にはわからないけど、直感的にはすごく大事なことのように思える。

*こんどこそ、他国に技術流出させず、国内で製品まで完結させ、世界に輸出するまでなしとげてほしい。成長分野への資金投入・人材の確保おねがいします。

*レアメタルって、露天掘りじゃないとコストが高くて対抗出来ない。環境に厳しい国や雨が多いと露天掘り出来ない。結局、限られるよね。

*正極活物質はもともと充放電に伴う体積変化は少ない。問題は負極の方なんだって。

*原子レベルで体積が変わらないのは当たり前じゃね?と思ったら、結晶格子の体積が変わらないということだった。

*研究用セルの見た目が懐かしいなあ。こういうの作る側でした。

*新たなるレアメタルの争奪戦が…南アフリカにおもねってインフラの投資をすべきだったね。

*有用な材料を苦労して試しているんだろうけど、産出国がね。南アフリカはマシかも知れないが。

*日本の排他的経済水域内でのレアメタルの探査開発を急ごう。

*くれぐれも技術の流出には気をつけてください。

>>バナジウムの供給は中国とロシア、南アフリカに偏るものの、やべーとこに偏りすぎやろ。

*興味深いね。ただ資源国がね。

*とても素晴らしいニュースですね。資源国が、またしても問題国家に偏ってしまうのが悔しいです。

*留学生という肩書がついたスパイにご注意を

*資源国が残念!

*バナジウムかぁ~資源国が・・・・

4:これはブレイクスルー技術か

5400か…せめて40001日一回充電で10年はもつ

8>>5俺知ってる、何千時間持つはずの製品って何故かすぐ切れるんだぜ

23>>5400回で劣化は見られなかっただぞこの手の検証って本当に充電と放電を繰り返しているから4000回テストしようとすると普通に数年かかるだからテスト回数としては400回で公表したに過ぎない

11:リチウムイオン電池は、重い、かさばる、充電が遅い、劣化が早い、の四重苦だったが、そのうち1つに光明が見えたか。

12:これを安価に作れたら、エネルギー問題がかなり解決する、という事になっているが実現は遠い

17:バナジウムの主な産出国、中国ロシア。

22>>17そうなのかバナジウムは有毒だから、そういうのを気にしない国で生産が多いってのもありそう

20:実際に世界に利益をもたらすのは横国のような名もなき大学「横浜国立大学が開発した新素材で全固体電池の耐久性問題が解消、体積不変の正極材で劣化を抑止」のコメントページ

1 こういうの開発できる人ってどういう人なんだ。素人には宇宙人の技術と区別ができない。

2 都市部に昔からある国立大学なのに、なぜか横国は目立たないな。

3 基礎研究は手数が大事。当たるか当たらないか分からない中で、企業は投資が難しいんだから、自然科学系には国がお金出して研究者が気にせずどんどんチャレンジできるようにして欲しい。

4 シロートワイにはよう分らんが日本人が新技術開発ってんならやっぱウレシイでも心配なのは、、技術は成功でも商業的勝利・繁栄したのは外国(特に韓国,中国とか)ってのがやたら多かったような

5 中国が見てるぞ


20220707日 【朗報】日本企業、EVに革命を起こす全固体電池の特許数で上位5社中4社を占める  トヨタ、全固体電池の特許数首位 早期実用化が課題カーボンゼロ  電気自動車(EV)向け次世代電池の本命とされる「全固体電池」の研究開発で日本勢が先行している。世界の全固体電池関連の特許数を調べたところ、トヨタ自動車が2位の3倍の特許数で首位だった。2位はパナソニックホールディングス(HD)で、上位5社中4社を日本勢が占めた。ただ近年は韓国のサムスン電子やLG化学など海外勢も激しく追い上げており、日本勢が実用化でも優位性を保てるかが今後の課題になる。

<以下、日本人からの反応>

2: これ強すぎやろ

3: さすが日本やね

7: シェア取れなきゃ意味ないよね?

8:一位日産じゃないんかい

9:どうせすぐ盗まれるんやろ

10: 日本企業だけで協力して作ろう

11: 欧米さんどうするんや

13: なお実用化

14: で、いつ完成するんや?

16: 完成するころには核融合炉ができてる

19: そもそもトヨタとパナで一緒に作ってるやろ

20: にほんすげええ

22: 日本の技術の信頼度は世界一やからな

28:こういう地道なのはずっとやってるよな日本

32:EVなんてエンジン車より部品メーカーに比重偏ってるのになんでなんJEV語るやつらは完成車メーカーでどこの国がすごい!とか語り合ってるんや?

36: >>32言うほど部品メーカーに偏ってるか?ガチで電池だけちゃう?

44: >>36モータもインバータもバッテリーもやし、そもそも10年以上前からサプライヤー自体がEV作り始めとるやろ

35: どうせ欧米に追い抜かれるぞ、追い抜けないならルールを変えてくるぞあいつらは

42: 生産しないトヨタが持ってるとか邪魔してるだけじゃん

45: トヨタ強すぎやろ

53: ITは完全に負けたけど化学なら日本にもワンチャンある

57: どうせアメリカが邪魔するの目に見えてる日本経済の敵やアメリカは

75:これは日本勝ったな全固体電池も実用化出来れば勝ちやし水素も日本が先駆けてるし勝やな

1元々、日本は表に出ない隠れた産業が強い。例えば半導体にしても、日本の材料や機械がないと作れない。

2. :EV否定派ビクビク

3.中国「どうだ、我が国の純国産の新型車だ」「すみません」「なんだ?」「ボンネットを開けて見せてください」「いや、それはダメだ」「じゃ、タイヤは」「あっ、そそれは、ルーピー!」「中国製です」「中国製の日本のタイヤですね?」

4. 欧州はEVでも日本にやられたな

5. ガソリン車、EV車両方で勝てば良いのだ

6. 日本に勝てないならルールを変えればいいじゃないさて次はどうするか、欧州のアホンダラどもに付き合うのはもういいんじゃねえの、不毛過ぎる

7. あんまり自慢すると、またアルカニダが日本終了のスレ立てまくるから止めとけ

8. 韓国電池シェア、中国勢急伸で大幅縮小

9. てか一番ハイブリッドが現実的だよ、電力生産から供給口の普及、問題が多すぎてすでにあるインフラ使えて状況に応じて切り替えられるし

10. そら長年ハイブリット作ってますしトヨタは。電池の研究を疎かにする訳がない。>>1実は半導体産業って日本が最強だったがアメリカに滅ぼされた。

11. バカ記事。本命とされる固体電池では日本は一位と書いてあるけど、外国は固体電池を本命と考えてないんだろ。一位〜五位までを日本が占めてる時点でおかしいんだよな普通開発するなら外国が入ってるはずなのに。

12. チャイナ・キムチ「パクりまくります!!!パクり放題!!!」

13. >>9現実的じゃねーよ。トヨタが傑作機プリウスをあんな廉価で量産したからつまんねンだわ。でアメリカ様がちゃぶ台ひっくり返したんやぞ。アメリカ様に覇権取って頂いておこぼれありがとうございます。以外に日本が生き残る方法は無い。

14. >>3中国国内では独自の特許として認可され、外国企業に金を払えと言う側に立ってるやん。

15. >>4あいつらはそしたらルール変えるやん

16. 化石賞を受賞した国がこのレベルなんだから北欧様はもっとすごいんやろなぁ

17.>>11追いかけてるのが韓国のLGとサムスンのみでおかしいと気が付くべき。普通ならアメリカとかヨーロッパが追いかけるはずなのに韓国で完全にハズレくじ。

18. ※11バカはおめーだ、水素だの他の分野も日本が強い欧米の技術力の低さを見くびるな、あいつら自己評価は高いが技術力なゴミだぞ

19. >>18バカはお前だ。日本が最先端を走ってたのは数十年前だ。まだ過去の栄光にすがりついてるのか

20.日米半導体摩擦でアメリカに叩かれたが、半導体をつくる素材産業は無傷だった。だから、再び、半導体の技術者を国が育てたら良い。学術会議「その技術者は、我々が中国に引き渡すよ~ん」

21. >>18国産ドローンだって欠陥品で恥かいてるのに

22. 中国がなぜ、ダメなのか?それは中国にも優秀な人間がいるが、共産党が支配している限り、自由な研究をさせてくれない。中国に面白い映画や娯楽産業が出来ないのも、党が規制をかけて叩き潰すから。

23.>>11 EV脳て路面給電を始めするEVの途方も無い未来は信じてるのに、全固体電池には否定的だね

24. 環境問題の大義名分で寄越せって言ってくるよ

25. >>2まだ全個体は耐久性でEVに使えるレベルじゃないから話しにならんのよ。

26.>>19過去の栄光、スマホ、ドローン、ガラケーお得意の言葉並べて絶賛五毛中

28. >>11寿命が短いと分かってるから海外は現実路線を行ってる。

29.>>19電池のエネルギー密度、充電速度、安全性全固体電池より上回るものってあるのか?量産したらヨーロッパや中国勢は駆逐されるだろ

30. >>26アホかな?日産、スバルの共同開発EV車がリコールされたことをその脳みそは忘れたのかな?最近のことなんだけど?

31. >>27既存のリチウムイオンバッテリーも日本が一位やぞ

32. >>30日産とスバルでなんの共同開発してたって?最近リコール?なんのこと?

33. >>29駆逐されるだろう?夢見てるの?現実になったことあった?日本の絶頂期はNYの都市買ってたらしいけど

34.>>32知らないの?記事に出たぞ。EV開発したら曲がるとき折れるからリコールされたんだぞ

35. >>32トヨタとスバルだ。

36. >>34へーで、もう一度聞くけど日産とスバルがなんの共同開発してたって???笑

37. >>6せやね欧州市場など完全に無視でええわ北米・中東・東南アジア等を掌握することを今まで通りに目指すまでそして、もちろん支那・朝鮮からは即時撤退!

38. 体電池は車だけじゃ無くスマホも紙みたいにペラッペラにできるVRやスマートグラスにも活かされるかもね

39. >>35誤字脱字誤変換ならともかく「日産とスバルがEV共同開発」なんて間違えようもない間違いしといてよく他人にアホだの脳みそがどうのだの書けるな

40. >>27原発制御失敗??破綻したのはGE(米国製)だけじゃアホいつものように必死でぐだぐだ日本下げ印象操作工作に精を出しとるが、お前らがまずすべきことは輝く祖国の下へとっとと帰還(帰省じゃないぞ)することだわかったら今すぐ身支度を始めろ

41. 電池なんて量産が大変なのに一体いつよに出回るんや

42. 製造業が殆ど撤退した田舎で「モノづくり日本」とか聞いてもハァ?って感じ都会から移住した老人介護の仕事しかなく、日本に未来があると思えない


全固体電池を搭載したイヤホンを村田製作所が市場に投入する考えを示して期待する人が続出 2021/12/25   全固体電池、村田製作所が来年度中に月産10万個の量産開始…イヤホンなど小型端末向け 2021/12/22 村田製作所は、安全性に優れるとされる次世代電池「全固体電池」の量産を2022年度中にも始める方針を明らかにした。月産10万個を目指し、イヤホンなど小型端末向けに供給する。電子機器や電気自動車(EV)向けを中心に普及している現在のリチウムイオン電池と異なり、全固体電池は電解質に液体ではなく固体を使う。大容量で小型化しやすく、発火しにくいといった特徴がある。村田製作所が生産する全固体電池は、イヤホンやVR(仮想現実)ゴーグル用などを想定している。量産化が実現していないEV向けについては、中島 規巨のりお 社長は読売新聞の取材に対し「他社との差異化が非常に難しく、投資ばかりかかる」と否定的な考えを示した。

<以下、日本人からの反応>

3:全固体電池って何?

76>>3液体使わないよってやつ

89>>3リチウムイオン電池だと火事が怖いから発火しない電池として液を使わないものを作ろうとしてる

108>>3maxellやトヨタやAUSUが鼻息荒くして量産化工場建設のために段取りしているリチウムデンチの上位互換次世代バッテリー熱や寒さに強く使用回数も数十倍、しかも発火しないので安全。

6Amazonで買った中華エアポットがまだ壊れない。

9:もう爆発の心配しなくて済むな

11:バッテリー持ちが長くなるとかは無いのか…

12:村田製作所ってこんなの作ってたのか

14:やっときたか全固体電池これで容量問題も少しは解消しそうだ

16:どういうメリットがあんだ

60>>16今までの電池は電極の間に電解液が入ってて高電圧高電流で充電するとアチアチになって沸騰しちゃうんだ。沸騰すると体積が物凄く増えるんで電池が膨らむ、これが所謂電池の妊娠で膨らみ続けるとケースが破損して電解液が漏れる。リチウムイオンは空気に触れると爆発的に燃焼するからとても危ない。全固体電池はこの熱に弱い欠点を解消できると言われてる。

24:やったぁあ

25:今のリチウムより性能はどれくらい向上するんだろ?スマホとかバッテリー持ちが20%向上するだけでかなり嬉しいけど

40>>25最初のうちは容量部分では大した変化ないと思うけど目標数値としては充電切れる前に本体が先に壊れるくらいまでの性能になる予定(大袈裟に言ってる気はする)スマホなら1100%まで充電すれば8年車なら新車買えば5年くらいは充電なしで走れるとかどうとかこうとか

26:容量二倍でメモリー効果がないからバッテリー容量もほぼ劣化しないんだっけ?

45:寿命が短いという重大欠点はどうなった?

78:ダイソーの完全ワイヤレスイヤホン売ってねえ最初見たとき買っときゃよかった

79:ワイヤレスイヤホンって耳に爆発物詰め込んでるのが気になってたからこれは全固体電池のいい使い方

1 イヤホンくらいの電力消費ならセラコン並べりゃ賄える、わけないか。

2 発火、爆発がしないってのが大事なんだよな。身に付けておく物だからね。ただ俺は失くしたくないし音楽を聴く所作として有線を使ってるけどな。

3 将来的には全世界で量産され様々な所で使われるんだろうけど中国はこれすらも爆発させるんだろうな

4 >中国はこれすらも爆発させるもうひとひねりして、全固体電池以外の部分が吹っ飛ぶというのはどうか?

5 >熱や寒さに強く使用回数も数十倍、しかも発火しないので安全。でもメーカーとしてはやたらに耐久性が高くて壊れない物なんて回転が悪くなって儲からないから売りたくはないよな本音としてはしょうがないから売るんだろうね

6 >>5企業としても製品化できるのならやりたいでしょう。乾電池の代わりとして売るのならともかく、製品として組み込まれているものなら製品本体の耐久年数とか、流行とかでどんどん新しいものがつくられるたびに体電池も消費されるのでは。イヤホンだって、デザインの流行もあるし、音が悪くなって買い替えるとき、電池だけ外して付け替えるなんてことはしないでしょう。


20190629日村田製作所が全固体電池を量産へ 安全性が高く、容量は業界最高レベル20190619日村田製作所は2019年度内にセラミックス技術を応用した全固体電池の量産に乗り出す。野洲事業所(滋賀県野洲市)の電池関係の生産棟に量産ラインを新設する。当面の生産能力は月10万個を予定する。試作品の容量は他社製品と比べて100倍の10ミリアンぺア時強と業界最高レベル。17年にソニーから買収したリチウムイオン二次電池事業を含め、注力するエネルギー関連市場への展開を加速する。電解質にセラミックス材料を使った面実装タイプの「セラミックス全固体電池」を量産する。積層セラミックコンデンサー(MLCC)の製造設備を転用するほか、数億円を投じてドライルームなどの付帯設備を整える。このほどサンプル出荷を始めた。大きさは縦5・7ミリ×横9・6ミリ×高さ5・2ミリメートル。材料組成を改良し、容量を大幅に高めた。さらにエネルギー密度を向上し、既存のリチウムイオン二次電池からの置き換え需要や競合品と差別化する。主にウエアラブル端末での採用を想定。中でも耳に装着する「ヒアラブル機器」向けに需要が広がるとみる。リチウムイオン電池と違って、難燃性で、熱くなりにくいといった安全性を訴求する。

<以下、日本人からの反応>

2:新ココム、もうすぐ中国圏には輸出禁止になると思うから、そのつもりで、計画を立ててください。

3:技術を盗まれないようにしてください

5:村田と言えば茶色円盤のセラミックコンデンサー思い出すサイズは大雑把に長さが1cm5mm角柱全個体電池でその容量は凄い

6:補聴器とかBluetoothイヤホン向けか

管理人談話:リチウムイオン電池に代わる、安全性や性能に優れた次世代型の蓄電池は村田製作所の全固体電池の他、三洋化成工業が開発中の全樹脂電池、という物もあり、実用化試験を10月に始めるとしています(京都新聞より)。また、京セラは安全性と高密度化を両立した新型リチウムイオン電池を量産するようです。

日本で生産希望、技術の漏洩にも気を付けて。

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