“次世代電池” こそが、イノベーション進化のキーテクノロジー。ソフトバンクが電池を開発する理由

スマホやパソコンに限らず、モバイル機器の多様化に欠かせないのが電池。リチウムイオン電池やニッケル水素電池など、電池開発の分野は長らく日本が世界をリードしてきましたが、CO2削減を目標に各国がEVにシフトを宣言する中、電池開発での覇権争いは戦国時代に突入しているそうです。

そんな厳しい市場に「常識を覆す」と、次世代電池の開発に挑んでいるのがソフトバンク。「通信事業会社が、なぜ電池を開発しているの？ 」と不思議に思いますよね。そこで担当者にどんな取り組みをしているのか、インタビューしてきました。

ソフトバンクで次世代電池の開発に取り組んでいる人たち

ソフトバンク テクノロジ―ユニット 技術戦略統括 先端技術開発本部 先端技術研究室 エネルギー推進課

担当部長　齊藤 貴也（さいとう・たかや）

大手電池メーカー数社で車載用途のリチウムイオン二次電池の研究開発・量産立ち上げに携わった後、2018年にソフトバンクに入社。現在は、HAPSモバイル株式会社の電池開発業務を兼務しながら、次世代電池の調達および開発業務に携わっている

高柳 良基（たかやなぎ・ よしき）

2019年新卒入社。入社後、リチウム空気電池の研究業務に携わる。その後、HAPSモバイル株式会社の電池開発業務を兼務しながら、次世代電池の調達および開発業務に携わっている

最優先課題は高重量エネルギー密度化の実現。あえて独自の可能性を探る、ソフトバンクの電池開発

いわゆる乾電池などの化学電池は、カテゴリーが二つに分かれており、現在、二次電池の中で最先端といわれるのがリチウムイオン電池です。

電池の主な性能指標は次の4つ。

① 高エネルギー密度化（軽量化）

② 電池寿命

③ 安全性

④ コスト

これらの性能面が大幅に向上、改善できる電池が “次世代電池” です。その中でもソフトバンクは、特に①高エネルギー密度化（軽量化）にこだわった、リチウムイオン電池の先の「リチウム金属電池」の開発に取り組んでいるそうです。

現行のリチウムイオン二次電池は、負極にエネルギー密度の低い黒鉛が主材料として使われていますが、次世代電池は負極にエネルギー密度が非常に高いリチウム金属素材が使われるため、より軽量になります。さらに、理論的に高エネルギーが期待される有機系（炭素・水素・酸素など軽元素を主とした化合物）や空気極を、正極で使用できるような取り組みも始まっています。

日本の電池開発は、②電池寿命と③安全性を中心に開発が進んでいますが、ソフトバンクは、従来の電池よりも半分の重量でエネルギー（Wh）が同じという電池開発にこだわっています。今ある電池の重量エネルギー密度は250Wh／kgほどですが、われわれは1,000Wh／kg、1,000Wh／Lの高いエネルギー密度の開発を目指しています。また、電池の正負極に使われる最適な材料を見つけ出すのも、次世代電池開発の取り組みです。

Wh／kgとWh／Lの違い

電池の重量の重量や外径サイズの比較に、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度という単位が使われ、どちらもエネルギー密度をあらわします。

　－Wh／kg、Wh／Lはそれぞれ単位重量、単位体積当たりの電池の容量を示しています。

例えば、リチウムイオン電池の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度は、他の電池に比べて最も大きく、ニッケル水素電池の約 2.5倍になります。

リチウムイオン電池は、同じエネルギーに対して最も小さく、最も軽い電池であり、小型軽量でエネルギー密度の大きい電池として構成できるので、モバイル機器の電源として使用されています。

電圧や電流といった電気の基本から充電の仕組みまで、スマホのバッテリーについて詳しくはこちらで紹介しています。

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電池は新たな産業の “カギ” となるテクノロジー。電池が進化すると優れたアプリケーションが生まれる

次世代電池は、どのようなことを可能にするのでしょうか？

高容量・軽量という特長から、ヒトの活動領域を拡大する新しい機器などが開発されると考えています。走行距離増加、CO2削減、低コスト化によるEVの大幅普及が見込めるほか、電池の軽量化によって例えば空を飛ぶ車とか。これができれば、渋滞抑制、患者の緊急搬送問題の解決などにもつながりますよね。

それから長時間飛行が可能なドローン。ドローンで移動する距離が延び、今まで届けることができなかった過疎地や離島へ届けられるようになります。

今ある電池の最大エネルギー量は250Wh／kgだけ。われわれが目指す1,000Wh／kgの軽量電池が搭載される機器や製品（アプリケーション）が増えると、もっと大きなイノベーションが起こるはずだと考えています。

他にはどんな使い方が想定できますか？

電池が軽くなることで、ウエアラブル端末との親和性が高くなります。重量の関係でこれまで設置できなかった場所への搭載ができるようになり、分散型電池の設置箇所を増やせます。また、バックアップ電源の作動時間を延ばすことが可能になるので、防災設備の準備などの災害対応に貢献できますね。

ソフトバンクがEnpower Greentech Inc.と共同開発した要素技術を用いた電池の試作品。

正負極が積み重ねられた薄型の形状で、外装がラミネート加工のため、従来の電池よりも軽量化を実現している。