本書は、「全固体リチウムイオン電池の展望」と題して、正・負極材および材料・部材のパラダイムシフトをテーマにした。いささか木に竹をつないだ様な違和感がある内容かもしれないが、全固体電解質の開発を一過性と見るか、あるいは中長期を見据えた事業化の課題と捉えるか、実務者の立場でかなり温度差はあろう。
　この2,3年でEVを含むリチウムイオン電池の状況は劇的に変わった。メインは欧米とアジアにおける、脱ガソリンZEV化である。その実現性を危ぶむ声は、以前よりはかなり小さくなっている。むしろ行くとところまで行ってみよう、というスタンスが多勢であろう。
　ここでの不安定要素は、1.安全性、2.コストと 3.Co やLi の資源である。特に安全性は可燃性の有機電解液を使用した二次電池として、その性能が高くなるほど、問題解決のハードルが高くなってきた。1991年に始まったリチウムイオン27年の歴史の中で、電解液に関する、原理的なブレークスルーは何もない。
　全固体電池…燃えない、分解ガスの出ない無機物質である固体電解質の利用は、安全性への切り札でもある。そのサイエンスとテクノロジーは過去の膨大な研究を背景に、この数年で実用化への芽が出て来た。2018年にトヨタ自動車がその実用化へ乗り出したのは、極めて象徴的である。
　一方で2つの考え方、A.現在の延長線上の液系電池で、10～20年先のEV化をカバーできる。B.今の内に全固体電池にシフトしてしまった方が賢明である。何れが正解であるかは、日本がその技術で回答を出す立場ではなかろうか。コピー技術であるアジアや欧米のメーカーが、前記A.の本質を理解してとは思えないし、B.はいずれはアジアに技術がコピーされるとしても、日本以外にそれを実現させる可能性はないであろう。
　筆者はSONY 株式会社 のリチウムイオン電池の創生時から、電池材料と製造に関わって来た。その後はポリマー電解液も担当したが、全固体電解質に関しての実務経験はない。この経緯から、現行の液系リチウムイオン電池が、ある意味でのボトルネックから抜け出せない状態である、との感を強く持っている。
　現時点で、全固体電池の実用化と工業生産に、否定的な見解を示す方が妥当ではあろう、しかしながらEVの拡大で仮に1,000万台/年、1,000GWhレベルを、現行の液系電池でやり切れる否かも、はなはだ疑問である。液系電池の、特に電解液系の“不合理性”を、全固体電池のもつ多くの“合理性”でカバーして行くとの解決に期待したい。目的はEVであり、電池は消耗するデバイスに過ぎない。
　本書では上記の問題点を中心に、可能な限り数値で定量的に試算して考察を加えた。工業製品としての試算には、ケースバイケースの再計算に対応するために、全て算定の条件とその過程を示した。本書が関連業界の方々に、選択肢のヒントを示すことができれば幸いである。

• 調査・執筆:菅原秀一
• 企画・編集:シーエムシー・リサーチ

主目次と、各章の概要

第1章 単元・多元系正極材、新規負極材の特性と電極板製造の隘路

<リチウムイオン電池の現状と性能向上>

EV用途などリチウムイオン電池の高性能化の要求に伴い、正極材の容量アップに向けた開発競争が激化している。第1章では物質としての正負極材を、解説する。セルの段階では電解液、電解質やセパレータが加わってくるので、全固体セルとの関係や、液系では解決不可能であった事項、特に電極板製造との関係も解説した。

第2章 全固体リチウムイオン電池への期待と展望 (電池/セル)

<パラダイムシフト=局面の転換、材料とプロセス技術基盤の再構築へ>

正・負電極材の開発をベースに電池 (セル) にした場合の、構造や特性について解説する。この章の問題意識は、材料とプロセス技術基盤の再構築。全固体リチウムイオン電池への期待と展望である。

第3章 安全性問題、規格・規制と安全試験の概要

<全固体リチウムイオン電池の扱いほか>

液系リチウムイオン電池は、1991年の創生以来、安全性問題に立ち向かってきた。電池工業会の安全性ガイドラインや電気用品安全法の制定を経て、多くの用途分野で安全性は確保されつつある。EVの場合は、他の用途とは性格が異なるが、安全性規格と試験方法が整備されつつある。全固体リチウムイオン電池においても安全性問題は無くなるとわけではなく、安全性の課題を示す。

第4章 全固体リチウムイオン電池の可能性

　この章は本書の核になる部分である。第1～3章の考察をふまえて全固体リチウムイオン電池の可能性を探りたい。
　目下の開発状況では、全固体リチウムイオン電池 (セル) への期待は大きい反面、実用化の目処、工業生産の可否は見えていない。ここでは液電解質系の不合理性の解決を、全固体セルに求めた。
　できるだけ定量的に数字で可能性を示した。また2016から現在までの公開情報から、国内各社の開発状況および用途分野を一覧した。

第5章 電池原材料の試算と市場

　今後のEVなど需要拡大を踏まえ、それに対応した電池原材料の試算と市場規模を考察した。
　試算をする中で電解質やセパレータなどの問題で、溶液系電解質のボトルネックあるいは隘路も見える。これら問題を解決して行く手段として、全固体電解質を活用を期待したい。