- トヨタは、745マイル（約1,200km）の航続距離と10分充電を目標とするEV向け全固体電池を開発中であり、実現すれば長距離EVの充電負担を大幅に減らせる可能性がある
- 液体やペースト状の電解質の代わりに固体電解質を使う構造のため、同じ大きさでより多くの電気を蓄えられ、電気自動車向けバッテリーの有力候補として注目されている
- 全固体電池には寒冷時の性能、充放電の繰り返しによる劣化、高コストといった課題が残るが、トヨタは航続距離とバッテリー重量の問題を解決した可能性を打ち出している
- 最初の適用先は純電気自動車ではなくハイブリッド車になる見通しで、販売準備の時期は2027年または2028年とされている
- 2012～2014年の電動RAV4の103マイル、bZ4xの約250マイルと比べると、今回の全固体電池はトヨタの電動化戦略を変えうる転換点といえる
745マイル全固体電池が変えようとしているもの
- トヨタは対外的な宣伝よりも研究開発部門で静かにEVバッテリーの突破口を準備してきたとされる
- 開発中の全固体電池は745マイルの航続距離と10分の充電時間を目標としている
- メートル法では約1,200kmの航続距離
- 充電時間は10分とされる
- この数値が実現すれば、量産EVでもエンジンと燃料タンクを備えた車に近い長距離走行能力を持てるようになる
- 長距離の家族旅行で頻繁に充電のために停車しなければならない負担が減る効果も期待される
全固体電池の利点と、なお残る弱点
- 全固体電池は電荷を固体電解質に蓄える
- 一般的な他のバッテリーは液体またはペースト状の電解質を使用する
- 現在の全固体電池は、ペースメーカーやRFIDのような電力需要の小さい小型機器でよく使われている
- 高いエネルギー密度により、同じサイズの他のバッテリーより多くの電気を蓄えられるため、電気自動車に適した候補と見なされている
- 自動車や大型の民生機器に広く使いにくかった理由も残っている
- 寒冷時の性能が良くない
- 充放電を繰り返すと急速に劣化する傾向がある
- コストが特に高い
- こうした制約により、ノートPC、スマートフォン、自動車全般へと普及できなかった
- EV普及によりバッテリー研究の採算性は10年前より高まり、研究者たちは全固体電池の弱点解決に注力している
- トヨタは航続距離とバッテリー重量の問題を解決した可能性があるとした最初の企業として挙げられている
水素車戦略との関係
- トヨタは他の自動車会社よりも水素車に強く注力してきた企業である
- Toyota Miraiは事実上、水素車の代表モデルとして位置づけられている
- セダン型のごく一般的な車に近い
- Camryに近い印象を与えるよう設計されている
- 水素燃料電池を一般的な車に搭載したが、販売上の最大の障害は給油インフラである
- トヨタは最近、日本国内専売となるCrownの水素バージョンも発表した
- 商用トラック分野でも水素活用を強く推進している
- 以前はトヨタがバッテリーより水素の優位性をより大きく見ているようにも見えたが、全固体電池の開発はバッテリーと水素を並行して扱うアプローチに近い
- 自動車メーカーによる水素車のPRでは、単一の燃料だけではエネルギー危機を解決できず、水素燃料電池はそのパズルの一片にすぎないというメッセージがよく見られる
慎重だったトヨタのEV遍歴
- トヨタの現行ラインアップでバッテリーEV導入に慎重だった背景には、過去の電動RAV4の実績がある
- 電動RAV4は2012年から2014年まで販売され、航続距離は103マイルだった
- 深刻な機械的欠陥が主要な問題だったわけではないが、航続距離は通勤用途にも短い水準と評価された
- その後トヨタは2022年にbZ4xクロスオーバーSUVを投入した
- bZ4xの航続距離はグレードによって異なり、およそ250マイル水準
- 現在の多くのEVと同程度として扱われている
- こうした慎重なEV展開を考えると、トヨタがバッテリーの航続距離問題の解決を前面に打ち出したことは意外な変化にも見える
発売方式と適用の順序
- トヨタは長距離BEVをいきなり量産投入するわけではない
- 最初に採用される車種は純電気自動車ではなくハイブリッドになる見通しだ
- トヨタはこのバッテリーが2027年または2028年に販売可能な状態になると述べている
- まずハイブリッドに適用する方式は、信頼性の面で緩衝材の役割を果たしうる
- バッテリーが日常走行の酷使に耐えられなくても、内燃機関というバックアップが残る
- この場合でも2012年の電動RAV4より優れた航続距離を提供できる可能性がある
- トヨタには過去にも新しいパワートレインを実用車に載せてきた例がある
- Priusはハイブリッド車を大衆に紹介した実用的な通勤車である
- Toyota Previaはミッドシップのミニバンで、オイル交換時に前席を持ち上げて床のハッチを開ける必要があった例として語られる
EV競争構図における意味
- トヨタの全固体電池に関する公約は、現在のEV市場基準で見ても非常に強力な数値である
- Teslaも直列4気筒エンジンと満タンの燃料タンクを持つ車並みの航続距離を出す車両を、まだ生産できていないと比較されている
- 10分充電と、ChicagoからPhiladelphiaまで途中充電なしで走行できる可能性があわせて強調されている
- トヨタが自らの約束を守れば、現在のEV市場の上位を争う企業群を追い抜ける位置に立つ可能性がある
1件のコメント
Hacker Newsの意見
バッテリーは、ものすごく軽いとか、ありふれた材料で作れるとか、1万サイクル持つというだけでは不十分で、多くの面で優れていて、ほとんどの項目で少なくとも及第点でなければならない
例えば、ドル当たりの容量、kg当たりの容量、リットル当たりの容量、充放電速度、充放電損失、発火リスク、材料や製造装置・技術の入手可能性、振動のような機械的ストレスへの耐性、サイクルごとの劣化、高い/低い充電状態で保管した際の劣化、高温・低温での性能低下、寿命終了後のリサイクル性などがどれも重要だ
このうち1つでも十分に悪ければ、EVバッテリー候補として完全に脱落しうる。例えば機械的耐久性だけが悪くても車載用としては話にならないが、定置型蓄電には向いているかもしれない
専門家でない人が数分考えただけでもこれくらいの一覧は出てくるのだから、未来のバッテリーを想像するときには、現在のリチウム系がどれほど多くの面でよく持ちこたえているかを理解する必要がある
また、低い/高い充電状態での保管や高温/低温性能のような項目は、今どきはBMSが管理するし、そうした機能のないモデルはすでに競争力がない。エネルギー密度が十分に上がって、その目的のために一部の容量を割り当てられるようになったからだ
より重要な問いは、このバッテリーを大規模に製造するプロセスがあるのかどうかであり、新興バッテリー技術の成否は結局そこにかかっている
空気へのアクセスが必要か、ガスを放出しなければならないかも重要だ。水素でなくても、それ自体でいろいろな問題が生じる
充放電範囲の一部だけを繰り返して使ったときに性能がどれだけ落ちるかも見るべきで、昔のNiCadバッテリーのメモリー効果を思い出す
廃棄物、OSHA、危険物、環境・安全の問題も、原材料の鉱山から最終廃棄までの全工程に関わってくる。多数のバッテリーがある施設での火災・浸水、車両事故、納屋に放置されるケースまで含まれる
「現在の価格」ではなく「どれだけ確保できるか」と書いた点は、現実のサプライチェーン問題をはるかに広く包含していてよい
以前の世代のバッテリー・ブレークスルーの主張だったEEStorも思い出す: https://en.m.wikipedia.org/wiki/EEStor
[0] https://www.forbes.com/sites/bertelschmitt/2017/07/25/ultraf...
もう6年経ったが、その程度ならそこまで大きな遅れではない気もする
ToyotaのEV軽視は、結局KodakやBlackBerryのような結末につながりそうだ
こうしたブレークスルーなバッテリーが必須というわけではなく、現在のバッテリーでも十分に機能する。今日Teslaで1200km運転した。必要なのはEVを開発して販売することだ
Toyotaは最初のハイブリッドを持っていて、Priusは10年乗ったほど素晴らしかった。プラグインハイブリッドも作って先頭を走っていたのに、今ではEV競争でほぼ最後尾のように見えるのが残念だ
自動運転の子会社も設立しており、従業員は約1000人規模だ [2]
bZ3、bZ4x、Lexus RZのようなEVも発売している
今のバッテリー技術は、多くの人がEVに移れない大きな理由になっている。周囲の人たちは長距離移動の際に充電時間やスーパーチャージャーのルートをいつも気にしている
あの長い航続距離で10分充電が可能なら、簡単にEVへ乗り換えると思う
内燃機関車は販売後も定期的なオイル交換、ブレーキ交換、エンジンの不具合対応など、さまざまな収益源が生まれる。EVにはこうした継続収益がほとんどなく、Toyotaの長期的な価値は大きく下がる
水素車は内燃機関車とほとんど同じだ。前方には大きくて熱く扱いの難しい燃料電池があり、継続的で高額な整備が必要で、複雑な水素充填ステーションも必要になる。バッテリーがなければブレーキも予定どおり摩耗する。CO2を除けば、内燃機関車がもたらすものをすべて提供してくれる
Toyotaがあまりにも長くその未来を見ていただけで、今になって遅れて追いつこうとしているので、かなり出遅れているのは驚くことではない
Toyotaのような巨大企業なら、発売準備中のモデルが数十車種あってもおかしくない
どうせもうすぐ745マイルのEVが出るというなら、誰が300マイルのEVを買いたがるだろうか
このバッテリーは最大放電率が低すぎて、電動モーターに必要な瞬間出力を出すには過大なパックが必要なのかもしれない
Toyotaの製造品質は信頼しているが、自分の現在の車は、Toyotaが実証済みの量産EV専用モデルを市場に出す前に買い替えが必要になりそうだ。待たされすぎた
2014年にもあった: https://www.autonews.com/article/20140127/OEM06/301279980/to...
Toyotaにとって重要な指標は2つある。年間何GWhのバッテリー生産をどれだけ早く立ち上げられるか、そしてそのバッテリーの$/kWhコストがいくらかだ
Toyotaは数百万台規模の内燃機関車/ハイブリッド生産を完全EVへ移行しなければならないので、数百GWh規模が必要だ
Toyotaは大衆向けで手頃な車で知られており、EVではバッテリーが圧倒的に高価な部品だ。派手な全固体より、安価なナトリウムイオン電池のほうがまだ現実味がある
Toyotaは市場参入が遅く、まだコンセプトカーが数台と、BYDに生産を委託しているいくつかのモデルがある程度だ。生産能力への投資は始めたが、成果が見えるまでにはあと数年かかりそうだ
BYD、Nio、VinFastのようなアジアのメーカーはすでに数百万台のEVを作っており、Teslaは収益性と生産コストで先行する別格の存在になっている。Stellantis、Ford、GMも参入したが、転換の難しさと、多くの学習や再発明が必要であることを示している
Toyotaが追いつくには、魔法のようなバッテリーだけでは足りない
Tacomaや4Runnerのようなトラックにプラグインハイブリッドのパワートレインを載せれば、大量に売れそうだ
現時点ではEVを安く大量生産するのは現実的に不可能だ
ドイツ人として、ドイツの自動車産業があまりに臆病で保守的で遅いのにはうんざりする
ただ、その下の「Toyotaは2027年または2028年に販売準備が整うと主張している」という部分は少し気が抜ける
同じ車にバッテリーと電動モーターを載せただけで1万6000ユーロも上乗せされるとは信じがたい
アパートや職場で、曜日ごとのアクセスステッカーのような方法で充電器の利用を分けることもできるだろう
そうなれば長距離旅行で内燃機関車より頻繁に止まる必要もなく、寒さ・速度・標高のせいで航続距離が大きく落ちる心配も減る
それでもMercedes-Benzのようなドイツメーカーも全固体セルメーカーと協力している: https://group.mercedes-benz.com/company/news/220127-prologiu...
参考までに、Vogtle原発の新しい原子炉2基はそれぞれ1100MWだ
人々はその充電電力がどこから来ると期待しているのだろうか
最大負荷が電力網から直接来るわけではない。問題はその電力が比較的高価だという点で、そうした方式は最後の手段に近い
むしろ現地に大きなバッテリーを置いて高速に電力を供給させ、近隣の太陽光や安価な夜間電力を吸収させるのが望ましい。実際、多くの急速充電器はすでにそのように動作している
バッテリーが大きくなったからといって、人々がより多く運転したり、より多くのkWhを使ったりするわけではない。充電間隔を広げられるという意味であり、急速充電器の利用は減る。
それほど大きなバッテリーなら、ほとんどの人は1日にそこまで走ることはまれなので、ほぼ放電しきることはないはず。実際にそういう日が何度かあるなら、途中で休めばよい。
より小さなバッテリーのEVでも、すでに大半は急速充電より夜間の低速充電に依存している。これほどのバッテリーなら、急速充電をまったく使わずに済む可能性もある。
それでも総電力量で見れば、そこまで大きくはない。私の国を基準に、年間の車両走行距離をEVの平均効率でkWh換算してみると、電力消費は11%増加する程度だった。
他の国では異なるかもしれないし、より多くてクリーンな電力は必要だが、11%増は乗り越えられない問題ではない。
「その電力を現場までどう送るのか」という意味なら、電車は日常的にそうした電力を使っている。私たちの街の何百台ものトラムはそれぞれ700kW超を使い、電気機関車は普通5MW程度を使う。電力網はすでにそうした処理を知っている。
年に1回は長距離旅行をするかもしれないが、平均的なドライバーは1日40マイルも走らない。
EVの電力消費の大半を占める夜間の通常充電は、需要を平準化して電力網にむしろ有益だ。午前2時の超低負荷電力を買ってくれる人がいれば、kWhの限界費用は下がる。
急速充電の効率が少し低いことを除けば、ゆっくり充電するときと総電力使用量は同じだ。
すでに一部の電気バスは終点で、乗客が降りて乗る数分のあいだにメガワット級の急速充電を行っている。
近い密度でkWhあたり約50ユーロなので、100ドルを超えるリチウムイオンや130ドルのLiFePO4より有利だ。
競合各社の次世代電池はすでに市場に入りつつあり、来年にはToyotaが言う電池に匹敵する2倍容量の新しいリチウムイオン電池も見込まれている。CATLが嘘をついている可能性は低そうだ。
Toyotaは2017年から言うだけで、まだ何も見せていないが、CATLは技術を公開している。
今年はついに、新しい電池技術の約束が量産として現実になる年のように見える。
Toyotaがあまりに偉大で、他社に市場を奪われても気にしないという意味ではないはず。