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電池の未来について話しましょう |首都大学東京教授 金村聖志 後編

実現すれば様々な産業において飛躍的な利便性、効率性が生まれるとされる全固体電池。

今回は、未来の生活に富と幸せをもたらしてくれそうな「夢の電池」の日本における研究について、迫っていきたいと思います。

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金村聖志(かなむら・きよし)
首都大学東京大学院都市環境科学研究科 都市環境科学専攻 環境応用化学域教授。
1980年京都大学工学部工業化学科を卒業後、1987年京都大学工学博士を取得。1995年に京都大学大学院工学研究科物質エネルギー化学専攻助教授に就任。2002年、東京都立大学大学院工学研究科応用化学専攻教授に就任、2010年に首都大学東京大学院都市環境科学研究科 都市環境科学環 分子応用化学域教授。
2018年より、首都大学東京大学院都市環境科学研究科 都市環境科学専攻 環境応用化学域 教授を務めている。専門分野は、セラミックス化学、電気化学、エネルギー化学。

産業のすそ野が広い固体電池

――固体電池への転換が本格化したら、さまざまな産業が活性化しそうですね。

金村:
「電池は大量に使ってもらわなければ意味がありません。そうするためには、生産技術の確立が必要となります。

その過程で、製造機械の開発が欠かせないなど、固体電池は産業として広がりがあります。だから世界中の国や企業が興味をもつわけです」

――日本の研究レベルは?

金村:
「固体電池に関しては世界一です。固体電池だけでなく、電池の研究に関してはもともとレベルが高かった。

現在主流のリチウムイオン電池は、米国の研究者が原理を考え、日本が形を作った技術です。

技術としてはすでに成熟していて、現在では機械さえあれば誰でも製造できますし、その製造機械も日本が作り、海外に輸出していました。

現在、中国や韓国がリチウムイオン電池で大きなシェアをもっているのは、そのためです」

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――日本の電池技術が高い理由は?

金村:
「よくわかりませんが、昔からそうです。鉛蓄電池、マンガン電池、ニッケル水素電池といった市場で、日本はかならずシェアのトップ3を占めていました。

『電池は日本のお家芸』だと語る人もいるくらいです。

固体電池に関しても、原理はリチウムイオン電池と同じです。

日本はその開発を早くに終えており、固体電池の研究に取り掛かってきましたし、政府機関のサポートも早くから行われています。

中国や韓国からの共同研究の申し入れは多いですが、日本に追いつくのはむずかしいでしょう」

――お話を聞いていると、大きな固体電池ですら、明日にでも完成しそうに感じます。

金村:
「しかし先ほど紹介した『バイポーラ技術』もそうですが、まだ試験段階です。

先ほども述べたように、商品化にはクリアしなければならない課題が山ほどありますし、それを達成したとしても、次は大量生産をする技術を確立しなければなりません。

後者に関しては、現在は、リチウムイオン電池と同じような生産工程で作ることができるようにしようと模索しています。そうすれば生産コストが予測しやすいからです」

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恵まれていない日本の研究環境

――世界中で開発競争が行われている理由がわかりました。

金村:
「この件に関しては、NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)が数十億円単位でバックアップしてくれています。ありがたい話です。

しかし、中国や米国では数百億円の単位で出資します。私たちとはケタのちがう規模で動いているのです。

中国は政府のバックアップですが、米国はベンチャー企業に100億円投資するなどということは当たり前だ、というマインドが完成されています。

有望だと感じれば、すぐに出資するのです。完成していなくてもかまわない。プロトタイプ(試作品)のプロトタイプのような段階でもいいんです。

一方、日本は試作を何度もやらせて、結局出資しないなんてことがよくあります。

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その点からいうと、競争相手として米国はやっぱりこわい存在です。固体電池分野でも、すばらしい研究が突然、米国から発表されるなどということも十分にありえます。

これは愚痴になってしまうのですが、日本はベンチャー企業に対する扱いがよいとは言えないと思っています。

出資が決定しても、様子を見ながらちびちびと出資するなどということが行われる。これでは成果にむずびつきません。

こうした研究は、思い切って投資してこそ飛躍的に進歩するものだからです。なぜなら、資金不足で断念していた有望な実験などが可能になるからです。

しかし現状はさびしいかぎりです。

工場ひとつ建てようとすると最低でも100億円は必要ですが、もし私が『誰か出資して』と声をあげても、国内からは手が上がらないでしょう。

少しは米国を見倣って、夢に投資するマインドをもってほしいと思っています。そこから研究開発はかならずポジティブ・サイクルに入るでしょう。

日本はややもすると、ネガティブ・サイクルに入りそうなことばかりやってしまう」

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――先ほど先生は、固体電池に関して日本はトップだとおっしゃいました。これから先はわからないということですか?

金村:
「相当追い上げられていると思います。とくに現在、注目しているのが米国の数十人規模のベンチャー企業です。

おもしろい技術をもっている会社で、大きな額の投資を受けました。そういうベンチャー企業が、いきなり世界の最先端に立つことが、この世界には往々にしてあるんです。

日本はリチウムイオン電池のシェアを中国や韓国に奪われました。このままでは固体電池の開発競争にも負けてしまいます。そうなったら本当に格好が悪い」

――たしかに、不確かなものには投資しない雰囲気があります。

金村:
「ヘッジしたい気持ちはわかります。しかしリスクをとらないと、未来を手にすることはできません」

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――おっしゃる通りだと思います。

金村:
「それでも固体電池は有望な投資の対象とみなされていますから、さまざまな企業が参入して、少しずつ問題を解決しています。

ぜひ世界に先駆けた商品化を目指したいと思っています」

夢の電池で未来を灯す

――最後に、固体電池が商品化されたとして、先生が考えるその先の夢の技術にはどういうものがあるのかを教えてください。

金村:
「単純に言うと、電池は、正極、負極、電解質でできています。ここまでお話した固体云々は、電解質の話です。

ということは、次は正極と負極をどう工夫するかです。つまり、正極と負極とにどんな材料を使えば、電気容量を上げることができるかです。

今、研究しているのは『全固体のリチウム金属電池』とも言いかえることができます。

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負極をリチウム金属、正極はスマートフォンなどと同じ材料を用いています。次に工夫するとしたら、この正極を違う材料に変えることですね」

――どんな材料ですか?

金村:
「空気です」

――空気!?

金村:
「空気中の酸素です。酸素とリチウムを合わせると大きなエネルギーが生まれます。それを電池として使おうという発想です。

ソフトバンクが後押しをしていますが、技術的にはとてもむずかしいものです。まさに夢の段階です。

もう1つはイオウです。イオウは現在使っている正極材量の7倍の容量があるからです。このようにより大きな容量をもつ正極材料を見つけるのが、夢の技術のひとつです」

――他には?

金村:
「正極の次は負極材料です。

現在使っているリチウム金属は、1個だけ電子が飛び出します。それが2個になれば性能が上がるはずです。そこでリチウム金属の代わりにマグネシウムを使う。マグネシウムは1個で2個の電子が出るからです。

このような性質をもつ材料を『多価イオン』と言いますが、今後は、この多価イオンをどのように組み合わせるかという研究が登場してくるでしょう。

最後は夢の話でしたが、私たちは、現実的な『電池』という商品の開発研究の一方で、こうした未来へ向けた基礎研究への取り組みも常に忘れないようにしなければいけないと思っています」

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――たいへん興味深い話ばかりでした。固体電池が登場すると、私たちの生活はどんなふうに変わるのか。興味は尽きません。本日はありがとうございました。
(おわり)

電池って何だか知ってますか? |首都大学東京教授 金村聖志 前編
全固体電池とは何か? |首都大学東京教授 金村聖志 中編
電池の未来について話しましょう |首都大学東京教授 金村聖志 後編

取材・文/鈴木俊之、写真/荻原美津雄、取材・編集/設楽幸生(FOUND編集部)

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