次世代車載用 全固体電池の開発

難しい材料を、車載の価値に。

─ 金属リチウムを使いこなす

Hondaが開発する全固体電池の大きな特徴の一つが、負極に金属リチウムを用いることだ。
狙いは明快だった。
より多くのエネルギーを、小さな電池に蓄える。

同じ搭載スペースなら、より長い航続距離へ。同じ航続距離なら、電池を小さくし、車内空間の拡大や軽量化へ繋げることができる。これは、Hondaが全固体Li金属電池に期待する商品価値そのものでもある。
一方で、金属リチウムは扱いが難しい。
充放電を繰り返すと形が変わり、膨張と収縮を繰り返す。リチウムが常に狙った状態で析出するとも限らない。
釜谷は、グラファイト負極との違いを「座る席」に例える。

グラファイトには、リチウムイオンが収まる場所がある。一方、金属リチウムには決められた席がない。自由に析出するため、形状が変化し、耐久性や安全性にも影響する。
だからこそ、金属リチウムを使いこなすこと自体が大きな挑戦になる。
その“じゃじゃ馬”を車載できる技術へ変えるために、臼井は拘束・クッショニング技術などの研究開発を日々進めている。

電池が膨張しても、適切な圧力をかけ続ける。しかし、車載する以上、そのために大きなスペースを使うことはできない。
臼井はその難しさを、こんな言葉で表現した。

「呼吸のように体積変化するものを、狭い空間の中で、ずっと支え続けるようなもの」

世の中にある一種類の素材だけでは成立しない。複数の材料や構造を組み合わせ、薄く、軽く、それでも必要な力を保つ仕組みをつくる必要があった。
この技術も、最初から開発の中心にあったわけではない。

「最初は「無理だ」と言われていた。でも少しずつ続けていたものが、今ではこの電池を成立させる重要な技術になった。やめなくてよかったと思う」

臼井はそう振り返る。

そして、チームにはもう一つ、最後まで変えなかったものがあった。
エネルギー密度の目標だ。
目標を下げれば、開発は進めやすくなる。
しかし、それでは全固体Li金属電池をつくる意味そのものが薄れてしまう。

「何度も「少し下げてもらえないか」と思った。でも、目標値は変わらなかった」

材料を研究する人も、構造を考える人も、つくる人も、評価する人も、その数字へ向かっていた。
影井はこう話す。

「お客様にとって大切なのは、電池が固体か液体かではなく、クルマとしてどんな価値があるか。今の電池と同じ性能なら、全固体をやる意味がない」

難しい技術を実現することではなく、その難しさを越えた先に、新しい車の価値をつくる。
その基準だけは、最後まで下げなかった。

違う専門を、一つの電池に。

─ お客様に届けるまでが、ゴール

現在の全固体電池開発には、様々なバックグラウンドを持つ技術者が集まっている。

田口はシャーシ設計。
渡邊と中島はエンジン設計。
笹野は機械加工。
豊嶋はアルミやダイキャスト、量産立ち上げ。

その一方に、前山や釜谷のように長年全固体電池を研究してきた技術者がいる。社外で電池を経験してきたメンバーも加わった。

「同じゴールを掲げても、アプローチがまったく違う」

渡邊はそう話す。

材料の専門家が「これが最も性能を出せる」と考える。
製造側から見ると「それでは安定してつくれない」となる。
設計側には車載するための制約がある。
同じ目標に向かっていても、それぞれの専門から見える正解は違う。
その違いを、一つの電池へまとめなければならない。

中島らは、通常の定例会とは別に、各領域のメンバーが小人数で集まり、率直に技術を話す「リーダーミーティング」を設けた。
組織の境界を一度外し、フラットに話す。
時には悩みを共有して終わる日もあった。
だが、その場だからこそ、「実はこういう経験がある」「こんな方法もあるのではないか」という言葉が出てくる。
既存の延長線上では性能が出ない。
そんな状況で、途中から入ったメンバーのアイデアが、新しい方向を開いたこともあった。

田口は、「アイデアは本当にたくさん出した」と振り返る。
うまくいかなければ、別の手を考える。
ただし、思いつきだけで変えるわけではない。
なぜ今の方法では成立しないのか。なぜ次の方法なら可能性があるのか。
そこまで考えたうえで、次へ進む。

「最善だと思える理由と、ほかにもっと良い案がないかを常に考えている。だから、行き詰まったときにも次が出てくる」

渡邊は、その姿勢をそう表現する。

パイロットラインが先に存在することで、技術的な自由度が狭くなる場面もあった。 一方、その制約があるからこそ、開発の初期から量産を想像しながら技術を決めることになる。

「最初からつくる側の制約も製品に反映されながら形が決まっていく。だから後から大きく手戻りすることが少ない」

渡邊は、そのメリットをそう捉えている。
研究と生産を順番に進めるのではなく、同じ時間軸の上で進める。
難しさもある。しかし、それが量産までの距離を縮めている。

セル仕様の開発としては、一つの山を越えた。
目標としてきた性能には、確かな手応えがある。
ここからは、その成果を、お客様に届けられる電池へと繋いでいく。

次に取り組むのは、パイロットラインでスケールアップし、同じ品質の電池を大量につくること。モジュールとして成立させること。実際に車へ載せたときに見えてくる課題。
セル仕様開発の成果を土台に、量産と車載に向けた課題へ取り組んでいく。
連続生産で安定した品質を実現すること。そして、手に取りやすいコストへ近づけていくこと。
研究室で電池が動くことと、工業製品として同じ電池を大量につくること。その間には、まだ越えるべき壁がある。
President’s Awardは、セル仕様開発の成果を認められた節目であり、お客様へ届ける次の挑戦へと繋がっている。
Hondaが受賞時の資料に記した言葉は、こうだった。

「難しいからこそ価値がある。だからこそ、届けるところまでやり切る。」

小さなセルを手づくりするところから始まった研究。
そこへ、材料、設計、試作、生産技術、評価など、様々な専門が加わってきた。
経験も、考え方も違う。
それでも共通していたのは、難しいからと目標を下げず、自分たちが持つ専門を持ち寄って、まだない答えを形にしてきたことだった。

誰も答えを知らないなら、自分たちでつくる。
一つの専門で解けないなら、違う専門を持ち寄る。
研究で終わらないなら、つくれる技術になるまで進む。
全固体Li金属電池を、本当にお客様へ届けるために。
社長賞を受賞したチームは、セル仕様開発で越えた一つの山を足場に、お客様へ届けるための挑戦を続けている。