固態電池の大規模量産化は2030年以降になる可能性が高い。北京衛藍新能源科技股份有限公司の技術総監、徐航宇氏は、アジア国際電池・蓄電技術展覧会で《每日経済ニュース》の記者に対し、自身の予測を述べた。画像出典：主催者提供過去一年、固態電池は多方面で進展を見せている。産業チェーンの上下流は固固界面の問題を中心に、材料面や製造面でさまざまな解決策を提案している。具体的には、LiPSCl電解質にヨウ素イオンを導入したり、等静圧装置の継続的な改良、ALD（原子層堆積）技術による界面改質などが挙げられる。工芸の成熟と産業チェーンのコスト削減が進むにつれ、固態電池の量産プロセスは加速する見込みだ。現在、固態電池は実験室や小規模試作から中規模試作・供給へと移行する重要な段階にあると理解されている。徐航宇氏は、現状、業界は主に固態電池セルの製造過程における一連の重要課題の解決に取り組んでいると考える。工芸設備の面では、既にサンプルを提供できるメーカーもあるが、一部の工程の成熟度はまだ十分ではなく、全工程のシステムレベルでの連携をいかに実現するかが今後の課題だ。また、原材料コストの低減や規模化製造の経験蓄積も一朝一夕には進まず、上下流企業が実践を通じて着実に進める必要がある。「身体知能や医療電子など一部の細分化されたシナリオではコストに対する感度が低いため、先行して応用される可能性がある。固態電池の大規模産業化の時期は、総合的な性能、コスト、市場状況に左右される。2030年までに業界全体で固態電池の大規模量産が可能かどうかは予測の域を出ず、引き続き業界全体の努力が必要だ」と徐氏は述べている。**「酸化物＋高分子」路線を主攻**固態電解質は固態電池の核心材料であり、硫化物、酸化物、高分子、ハロゲン化物、窒化物などさまざまな種類がある。これらの電解質材料に基づき、異なる技術路線が展開されている。技術路線の優劣について、徐氏は、硫化物電解質はイオン伝導率が最も高く、倍率性能に優れるため、理論上は最も総合性能の良い固態電池と考える。ただし、高純度の硫化リチウムのコストは高く、硫化物路線の工芸設備は従来の液体電池と大きく異なり、多くのカスタム設備が必要となるため、産業化の初期段階ではセルコストが高くなる。「『高分子＋酸化物』やその他の無機電解質の技術路線は、ポリマーと無機電解質の長所を融合させることを核心理念とする。ポリマー電解質は常温でのイオン伝導性が従来の液体電解質に比べて劣るが、軽量で柔軟性があり、固固界面の問題解決が比較的容易になる」と徐氏は述べる。また、コスト面でもポリマー路線には一定の優位性があると指摘する。「初期段階ではポリマーや酸化物電解質のコストは高かったが、混合固液電池の普及と固態電池産業チェーンの発展に伴い、これらの材料コストは近年大きく低下している。コスト面から見れば、ポリマー複合電解質路線は競争力を持つ」とも語った。衛藍新能源は、「酸化物＋高分子」路線を中心に固態電池の開発を進めており、固固界面の接触問題を解決するために「原位固態化」技術を採用し、原子レベルの界面接触を実現している。画像出典：衛藍新能源公式微博徐氏は、「我々は硫化物固態電池の開発も継続しており、深圳に子会社の中科超能を設立し、硫化物固態電池の中規模試作能力を持っている」と明かす。また、衛藍新能源は混合固液電池の分野にも取り組んでいる。「同社の混合固液電池は酸化物電解質、ポリマー電解質と従来の液体電解質を組み合わせている。2020年以降、低空推進、新エネルギー車（蔚来ET7、ES6などの交換電池モデル）、新型蓄電などの分野で実用化が進んでいる」と徐氏は語った。**商業化の条件はまだ整っていない**現状、混合固液電池のコストは従来の液体リチウム電池より高い。ただし、業界の主流見解は、混合固液電池のコスト曲線はリチウムイオン電池の歴史を踏襲し、継続的に低下していくと予測している。「初期段階では、酸化物電解質やポリマー電解質、新世代の正負極材料（9系超高ニッケル正極、ナノシリコン炭素負極など）の価格は高かったが、適用規模が拡大し、GWh規模の出荷も実現している今、コストは大きく低下している」と徐氏は述べる。さらに、「（混合固液電池の）電解質コストは引き続き低下し、新世代の正負極材料の価格も年々下がっている。セルの良品率向上も相まって、全体のコスト削減傾向は明らかだ。蓄電分野では、当社の混合固液電池は従来の液体電池と同様に、リン酸鉄リチウム正極とグラファイト負極を用いており、コストは従来の液体電池に非常に近づいている」と説明した。しかし、徐氏は、「固態電池産業の規模はまだ小さく、我々を含む多くの同行は、寧徳時代や比亞迪などのリチウム電池大手と比べて大きな差がある。上流材料の価格交渉力も限定的だ。しかし、今後規模が拡大すれば、上流材料のコストはさらに下がる余地があり、製造費用や研究開発・管理コストも薄まる。固態電池のコスト低減の道筋は明確だ」と語った。固態電池のコスト変動を見ると、産業チェーンの成熟には時間がかかると考えられる。現段階では量産には至っておらず、規模化のコスト統計も存在しない。「新エネルギー車市場を例にとると、実証用（車両搭載検証など）には2027年頃に実現可能かもしれないが、市場に本格的に普及させるにはさらに長い時間の継続的な最適化が必要だ」と徐氏は述べる。現状、技術的には固態電池のセルを作る能力はあるものの、市場価値の観点から見ると、総合性能とコストは現材料体系や工芸設備の条件下では競争力に欠けるため、現時点では商業化の条件は整っていない。**「液体、混合固液電池と固態電池は長期的に共存」**一部の見解では、固態電池の量産は最終的に実現し、混合固液電池はその過渡段階に過ぎないとされる。これに基づき、一部企業は混合固液段階を飛ばし、直接固態電池の研究開発に注力している。これについて、徐氏は、「固態電池の直接開発を選ぶメリットは、目標が明確で路線もはっきりしている点にある。一見、効率的な『一歩突破』の道のように見えるが、産業化の観点からは、多くの国内企業が段階的に進めてきたアプローチも独自の優位性を持つ」と述べる。「衛藍を例にとると、2016年の設立当初から混合固液電池から全固態電池への段階的移行を選択したのは、コスト管理と産業チェーンの成熟度を慎重に考慮した結果だ。もし混合固液電池の段階的蓄積がなければ、現在の全固態電池への投資や信頼も大きく低下していただろう。実際、8、9年前に国内で固態電池の産業化目標を掲げた企業は非常に少なかった」と語った。画像出典：衛藍新能源公式微博徐氏は、「産業チェーンの継承の観点から、固態電池は混合固液電池の多くの技術成果や材料体系を引き継ぐことができる。電解質では、酸化物とポリマー電解質およびその応用技術は、混合固液段階で既に発展しており、シリコン系負極や粘結剤も徐々に成熟している」と述べる。「正極材料では、9系超高ニッケルなどの新世代高比能材料は、無人機や高端新エネルギー車、混合固液電池の発展とともに規模拡大とコスト最適化を実現している」とも語った。産業チェーンの漸進的蓄積が、固態技術の最終的な実用化に不可欠な物質的基盤を築いている。徐氏はまた、固態電池の本格的な産業化にはまだ不確定要素が多く、総合性能とコストは依然として不透明だと認める。比較として、混合固液電池はすでに比較的成熟しており、特定の分野では従来の液体電池との差別化に成功し、効果的な差別化競争を展開している。「将来の市場構造を見ると、液体、混合固液電池と固態電池は長期的に共存する可能性が高い。各技術はそれぞれの特性を活かし、異なる用途で差別化された優位性を確立するだろう。例えば、大型電動航空機はエネルギー密度、出力密度、安全性の高い基準を持ち、従来の液体電池や混合固液電池では対応しきれない」と徐氏は述べている。每日経済ニュース
衛蓝新能源の徐航宇との対話：固体電池の大規模量産は2030年以降で、液体、ハイブリッド固液、全固体が長期的に共存する見込み
固態電池の大規模量産化は2030年以降になる可能性が高い。北京衛藍新能源科技股份有限公司の技術総監、徐航宇氏は、アジア国際電池・蓄電技術展覧会で《每日経済ニュース》の記者に対し、自身の予測を述べた。
画像出典：主催者提供
過去一年、固態電池は多方面で進展を見せている。産業チェーンの上下流は固固界面の問題を中心に、材料面や製造面でさまざまな解決策を提案している。具体的には、LiPSCl電解質にヨウ素イオンを導入したり、等静圧装置の継続的な改良、ALD（原子層堆積）技術による界面改質などが挙げられる。工芸の成熟と産業チェーンのコスト削減が進むにつれ、固態電池の量産プロセスは加速する見込みだ。
現在、固態電池は実験室や小規模試作から中規模試作・供給へと移行する重要な段階にあると理解されている。
徐航宇氏は、現状、業界は主に固態電池セルの製造過程における一連の重要課題の解決に取り組んでいると考える。工芸設備の面では、既にサンプルを提供できるメーカーもあるが、一部の工程の成熟度はまだ十分ではなく、全工程のシステムレベルでの連携をいかに実現するかが今後の課題だ。また、原材料コストの低減や規模化製造の経験蓄積も一朝一夕には進まず、上下流企業が実践を通じて着実に進める必要がある。
「身体知能や医療電子など一部の細分化されたシナリオではコストに対する感度が低いため、先行して応用される可能性がある。固態電池の大規模産業化の時期は、総合的な性能、コスト、市場状況に左右される。2030年までに業界全体で固態電池の大規模量産が可能かどうかは予測の域を出ず、引き続き業界全体の努力が必要だ」と徐氏は述べている。
「酸化物＋高分子」路線を主攻
固態電解質は固態電池の核心材料であり、硫化物、酸化物、高分子、ハロゲン化物、窒化物などさまざまな種類がある。これらの電解質材料に基づき、異なる技術路線が展開されている。
技術路線の優劣について、徐氏は、硫化物電解質はイオン伝導率が最も高く、倍率性能に優れるため、理論上は最も総合性能の良い固態電池と考える。ただし、高純度の硫化リチウムのコストは高く、硫化物路線の工芸設備は従来の液体電池と大きく異なり、多くのカスタム設備が必要となるため、産業化の初期段階ではセルコストが高くなる。
「『高分子＋酸化物』やその他の無機電解質の技術路線は、ポリマーと無機電解質の長所を融合させることを核心理念とする。ポリマー電解質は常温でのイオン伝導性が従来の液体電解質に比べて劣るが、軽量で柔軟性があり、固固界面の問題解決が比較的容易になる」と徐氏は述べる。
また、コスト面でもポリマー路線には一定の優位性があると指摘する。「初期段階ではポリマーや酸化物電解質のコストは高かったが、混合固液電池の普及と固態電池産業チェーンの発展に伴い、これらの材料コストは近年大きく低下している。コスト面から見れば、ポリマー複合電解質路線は競争力を持つ」とも語った。
衛藍新能源は、「酸化物＋高分子」路線を中心に固態電池の開発を進めており、固固界面の接触問題を解決するために「原位固態化」技術を採用し、原子レベルの界面接触を実現している。
画像出典：衛藍新能源公式微博
徐氏は、「我々は硫化物固態電池の開発も継続しており、深圳に子会社の中科超能を設立し、硫化物固態電池の中規模試作能力を持っている」と明かす。
また、衛藍新能源は混合固液電池の分野にも取り組んでいる。「同社の混合固液電池は酸化物電解質、ポリマー電解質と従来の液体電解質を組み合わせている。2020年以降、低空推進、新エネルギー車（蔚来ET7、ES6などの交換電池モデル）、新型蓄電などの分野で実用化が進んでいる」と徐氏は語った。
商業化の条件はまだ整っていない
現状、混合固液電池のコストは従来の液体リチウム電池より高い。ただし、業界の主流見解は、混合固液電池のコスト曲線はリチウムイオン電池の歴史を踏襲し、継続的に低下していくと予測している。
「初期段階では、酸化物電解質やポリマー電解質、新世代の正負極材料（9系超高ニッケル正極、ナノシリコン炭素負極など）の価格は高かったが、適用規模が拡大し、GWh規模の出荷も実現している今、コストは大きく低下している」と徐氏は述べる。
さらに、「（混合固液電池の）電解質コストは引き続き低下し、新世代の正負極材料の価格も年々下がっている。セルの良品率向上も相まって、全体のコスト削減傾向は明らかだ。蓄電分野では、当社の混合固液電池は従来の液体電池と同様に、リン酸鉄リチウム正極とグラファイト負極を用いており、コストは従来の液体電池に非常に近づいている」と説明した。
しかし、徐氏は、「固態電池産業の規模はまだ小さく、我々を含む多くの同行は、寧徳時代や比亞迪などのリチウム電池大手と比べて大きな差がある。上流材料の価格交渉力も限定的だ。しかし、今後規模が拡大すれば、上流材料のコストはさらに下がる余地があり、製造費用や研究開発・管理コストも薄まる。固態電池のコスト低減の道筋は明確だ」と語った。
固態電池のコスト変動を見ると、産業チェーンの成熟には時間がかかると考えられる。現段階では量産には至っておらず、規模化のコスト統計も存在しない。「新エネルギー車市場を例にとると、実証用（車両搭載検証など）には2027年頃に実現可能かもしれないが、市場に本格的に普及させるにはさらに長い時間の継続的な最適化が必要だ」と徐氏は述べる。現状、技術的には固態電池のセルを作る能力はあるものの、市場価値の観点から見ると、総合性能とコストは現材料体系や工芸設備の条件下では競争力に欠けるため、現時点では商業化の条件は整っていない。
「液体、混合固液電池と固態電池は長期的に共存」
一部の見解では、固態電池の量産は最終的に実現し、混合固液電池はその過渡段階に過ぎないとされる。これに基づき、一部企業は混合固液段階を飛ばし、直接固態電池の研究開発に注力している。
これについて、徐氏は、「固態電池の直接開発を選ぶメリットは、目標が明確で路線もはっきりしている点にある。一見、効率的な『一歩突破』の道のように見えるが、産業化の観点からは、多くの国内企業が段階的に進めてきたアプローチも独自の優位性を持つ」と述べる。
「衛藍を例にとると、2016年の設立当初から混合固液電池から全固態電池への段階的移行を選択したのは、コスト管理と産業チェーンの成熟度を慎重に考慮した結果だ。もし混合固液電池の段階的蓄積がなければ、現在の全固態電池への投資や信頼も大きく低下していただろう。実際、8、9年前に国内で固態電池の産業化目標を掲げた企業は非常に少なかった」と語った。
画像出典：衛藍新能源公式微博
徐氏は、「産業チェーンの継承の観点から、固態電池は混合固液電池の多くの技術成果や材料体系を引き継ぐことができる。電解質では、酸化物とポリマー電解質およびその応用技術は、混合固液段階で既に発展しており、シリコン系負極や粘結剤も徐々に成熟している」と述べる。
「正極材料では、9系超高ニッケルなどの新世代高比能材料は、無人機や高端新エネルギー車、混合固液電池の発展とともに規模拡大とコスト最適化を実現している」とも語った。産業チェーンの漸進的蓄積が、固態技術の最終的な実用化に不可欠な物質的基盤を築いている。
徐氏はまた、固態電池の本格的な産業化にはまだ不確定要素が多く、総合性能とコストは依然として不透明だと認める。比較として、混合固液電池はすでに比較的成熟しており、特定の分野では従来の液体電池との差別化に成功し、効果的な差別化競争を展開している。「将来の市場構造を見ると、液体、混合固液電池と固態電池は長期的に共存する可能性が高い。各技術はそれぞれの特性を活かし、異なる用途で差別化された優位性を確立するだろう。例えば、大型電動航空機はエネルギー密度、出力密度、安全性の高い基準を持ち、従来の液体電池や混合固液電池では対応しきれない」と徐氏は述べている。
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