バッテリーに関する次の大きなニュースといえば、ほぼ毎回「固体」という言葉が避けて通れない。これは液体リチウムイオン電池に続く究極の形と見なされているが、毎年「もうすぐ」と言われてはいるものの、依然として実験室の段階にとどまっている。
1. ソリッドステートでは、具体的に何が変更されたのか
現在のリチウムイオン電池は液体電解質を使用しており、導電性を担う一方で、液漏れしやすく、高温に弱いという欠点がある。固体電池ではこれを固体電解質に置き換え、ついでにリチウム金属を負極として使用することで、エネルギー密度を現在の1kgあたり200ワット時余りから、400、さらには500にまで引き上げる可能性が生まれます。不燃性で、動作温度範囲も広く、メリットばかりのように聞こえます。
二、いくつかのルート、それぞれに思惑がある
ポリマー系プロセスは既存の生産ラインに最も近いものの、室温での導電率が低い。酸化物（例えばガーネット構造のLLZO）は安定しているが、硬くて脆く、界面の接合が困難である。硫化物イオン伝導度は最も高く、トヨタやサムスンが重点的に注力している方向性だが、水や酸素に弱く、製造環境に極めて厳しい条件を要する。
| ルート | イオン伝導度 | 界面接触 | 量産の難易度 |
|---|---|---|---|
| ポリマー | やや低い | いいよ | 低い |
| 酸化物 | 中 | 難しい | 中 |
| 硫化物 | 高 | 中 | 高（水や酸素に弱い） |
3. 量産化まであとどれくらいか
半固体電池はすでに先に実用化されており、例えばNIOの初期モデルに搭載されていた150kWhの半固体バッテリーパックは、固体電池の「プレビュー版」と言えるだろう。全固体バッテリーに関しては、トヨタが2027年から2028年を実証の目標時期としており、中国国内の寧徳（CATL）や衛藍（Weilan）も推進を進めている。しかし、全固体バッテリーが真に大規模に普及するためには、固体-固体界面のインピーダンス、リチウム枝晶、そしてコストという3つの大きな課題を解決する必要があり、一般的にはあと5年から10年はかかると見込まれている。
つまり、固体電池は「明日にも実現する」というものではなく、すでに玄関口まで来ているが、その扉がまだ少し重たいだけなのだ。