世界の電力用バッテリーイノベーションの新たなトレンド

世界各国は、2025年までに高性能かつ低コストの新世代の動力用バッテリーの開発を実現するために、バッテリーの材料と構造を反復的に最適化する競争を繰り広げています。

電極材料に関しては、資源不足と需要の急増という相反する状況を踏まえ、動力電池のエネルギー密度向上とコスト削減の主流は、原材料中のコバルト含有量を減らし、ニッケル含有量を増やすことです。パナソニック、LG、CATLといった大手動力電池メーカーは、次世代動力電池の開発として、低コバルトおよびコバルトフリー電池の開発に注力しています。電動化の進展に伴う高エネルギー密度への需要の高まりは、リチウムイオングラファイト負極材料の容量限界をさらに高めることに繋がっています。シリコンカーボン負極と高ニッケル三元系材料の組み合わせは、開発のトレンドになりつつあります。

バッテリーパックの組み立てにおいて、従来のモジュール構成では利用可能なスペースの約40%しか活用されていません。バッテリー構造の最適化において重要な焦点は、セル、モジュール、そしてパッケージングを統合・合理化する手法にあります。セルをバッテリーパックに直接統合する（CTP技術）や、バッテリーパックの筐体を車体に統合する（CTC技術）といった技術が、最適化戦略として台頭しています。

動力用電池の技術経路の多様化により、2030 年までに固体電池が広く普及すると予想されています。

現在、ナトリウムイオン電池は商用化の初期段階にありますが、エネルギー密度の上限が制約となっています。2030年までに、ナトリウムイオン電池はリチウムイオン電池を補完し、エネルギー貯蔵や価格に左右される低速電気自動車への応用が見込まれます。固体電池技術の開発は加速しており、500ワット時/キログラムの固体電池やリチウム硫黄電池といった次世代電池が2030年頃に大規模に市場投入されると予想されています。高性能金属空気電池と低コスト金属水素電池の研究は継続しており、2030年以降の応用分野におけるブレークスルーにつながると予測されています。

動力電池のリサイクルと包括的なライフサイクル管理への取り組みは、将来的に新たな技術的障壁となることが予想されます。

欧州連合（EU）は、新バッテリー法および新バッテリー戦略研究イノベーションアジェンダを制定し、動力電池製品に「グリーン・スレッショルド」を設定しました。動力電池の戦略的障壁および炭素排出削減障壁は今後上昇する見込みであり、戦略的特性および炭素排出削減特性を持つバッテリーリサイクルの重要性が高まっていることを浮き彫りにしています。EUは、2031年までにコバルト、ニッケル、銅の平均回収率を95%、リチウムを80%に引き上げる必要があると明確に規定しています。この「グリーン・スレッショルド」の導入により、再生可能資源産業におけるバッテリーリサイクルおよび活用技術の開発が加速すると期待されます。さらに、「バッテリーパスポート」の導入により、データ共有とバッテリー管理モデルの統合が促進され、動力電池ライフサイクルデータ管理の透明性とトレーサビリティが向上します。

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