新一代电动汽车市场的变化，全固态电池，日本EV电池关键技术

为了实现碳中和社会，电动汽车(EV)有望在全球普及。作为其心脏部分的电池的新一代被看好的全固体电池的开发竞争已经正式开始。

在长期展望“2030年雄心”中，日本日产汽车公布了在2028年量产搭载本公司开发的全固体电池的EV的目标，并公布了其开发状况。日产目前正在综合研究所(神奈川县横须贺市)的实验室进行全固体电池的层叠层发光组件的试制。计划到2024年度为止，在日本横滨工厂(横滨市神奈川区)设置面向全固体电池量产化的试验生产线，向着实用化阶段性地推进生产技术的确立。

被视为下一代车载电池的全固态电池是锂离子电池的一种。正极材料和负极材料之间没有有机电解液，锂离子通过固体电解质在电极之间移动，从而实现充放电。由于不使用有起火风险的有机电解液，所以安全性很高。因此，不需要提高能量密度和冷却装置，即使不增加电池尺寸也能增加EV的续航距离，还能缩短快速充电时间。

另外，由于不使用液体，不易结冰，可使用温度广。不容易发生副反应，不易劣化等，优点很多。有可能解决EV普及的短续航距离和长充电时间，以及更高的电池成本等问题。

之所以多年未能实用化，是因为固体电解质的锂离子传导度低这一问题未能解决。但是，2011年日本东京工业大学菅野了次教授的研究小组发现了离子电导率高的固体电解质。此后，由于固体电解质材料的研究开发不断进步，实现了能够搭载在量产型EV上的全固体电池。

虽然全固态电池有可能成为“游戏规则改变者”，但要实现量产型EV的实用化，门槛依然很高。在全固态电池中，由于电解质的固态化，材料的副反应减少，因此电极材料的选择范围扩大。电解液锂离子电池的正极材料主要是镍、锰、钴，负极材料主要是碳。其中，稀有金属的一种钴主要分布在地缘政治风险较高的刚果，因此各电池制造商纷纷开发无钴锂离子电池。

全固态电池的材料选择自由度很高。据悉，日产正致力于开发兼顾低成本、高能量密度的电极材料。与 NASA（美国国家航空航天局）和加州大学圣地亚哥分校合作，利用人工智能 (AI) 分析进行材料开发的材料，以便从大量材料中找到最佳材料组合。还致力于离子电导率高、耐久性高的固体电解质材料设计，以及正负极材料与固体电解质之间形成并维持高密度、均匀界面的控制技术的开发。

此外，日产正致力于以“不寻常的形式”开发全固态电池，其中从材料开发阶段增加了生产工程部门。如果不确立高精度的电池单元生产技术，电池和EV的安全性将受到重大影响。在量产EV上搭载全固体电池，需要配合汽车的量产速度，高精度地层叠电极的技术。为了实现这一目标，日产将灵活运用模块弹簧机构、考虑体积变化的模块设计、吸收电池厚度波动的机构等技术。

在以与汽车量产速度相同的速度实现高精度积层方面发挥作用的，是面向EV“聆风”培育的锂离子电池的多积层化技术。日产在11年前，比其他公司率先推出了量产型EV。当时，聆风配备的锂离子电池很难从电池制造商那里采购，因此日产与NEC合资，自己着手生产锂离子电池。虽然聆风的销售低迷，但终于看到了将积累的设计技术和生产技术应用于有可能成为下一代主流的全固态电池的曙光。

因为全固态电池是下一代EV的关键设备，所以全世界的汽车制造商和电池制造商都在全力开发全固态电池。丰田汽车计划在20年代前半期实现全固态电池的实用化，但已经公开表示搭载的车型将是混合动力车，因此容量可能会比较小。

20年代后半期，本田为了实现全固态电池的实用化，正在进行研究开发。在负极材料中采用高容量材料的方针下，目前正在推进电池规格和生产工艺的开发。计划年内在中试生产线上启动混炼电极材料的制造工艺。2024年春天，将投入约22亿元，在日本栃木县樱市建立包括生产流程在内的可进行设计的实证生产线，计划搭载在21世纪20年代后半期的EV上。预计本田的全固态电池将在2030 ~ 2032年左右正式搭载在电动汽车上。

正在扩充EV阵容的大众汽车集团计划，通过与美国电池企业Quantum Scape的合作，于2024年开始全固态电池的商业生产，2025年以后推出搭载的EV汽车。Stelantice公司将与全固态电池风险企业factory energy公司共同开发全固态电池，到2026年实现实用化。工厂能源公司还与梅赛德斯-奔驰公司进行合作，两家公司最快将于年内实施配备全固态电池的电动汽车的行驶测试。

另外，中国上海蔚来汽车(NIO)计划年内上市搭载使用半固体电解质的混合固体电池的EV。中国的电池企业宁德时代新能源科技(CATL)和比亚迪(BYD)也为了全固态电池的实用化全面展开了研究开发，开发竞争日趋激烈。

锂离子电池的发明者是2019年获得诺贝尔化学奖的吉野彰，1991年世界上最先将锂离子电池商品化的是索尼。在锂离子二次电池的初期，日系企业占据了50%左右的市场份额，但从2011年开始，韩系企业和中国企业开始崛起。在面向车载的领域，松下长期占据世界市场份额首位，2016年占到了35%。而现在CATL是第一，第二是LG能源解决方案，松下则跌落到了第三位，日系企业在二次电池领域的根基下沉非常明显。这与日本汽车制造商在电动汽车领域起步较晚不无关系。中国本土汽车企业在EV的世界市场上拥有很高的占有率，与中国电池企业一起，正在加强攻势。