作为电动汽车（EV）普及的试金石，日产汽车的新款EV“绿叶”吸引了众多目光。众多汽车及电池相关者正全身心关注着其预订情况。在欧洲和中国，政府和地方政府纷纷出台EV的优惠政策，此前对EV持怀疑态度的汽车厂商也缔约合作等，逐渐开始了行动。记者参加了车载电池国际会议“AABC 2010”，探询了其动向。
日产汽车社长兼CEO卡洛斯·戈恩：“日产-雷诺集团到2012年将年销电动汽车（EV）50万辆”。——日产汽车已经万事俱备，将于2010年12月上市的EV“绿叶”。众多汽车相关者正目不转睛地盯着该车的预订状况。这也是理所当然的。因为绿叶的销售情况，直接关系到各公司对目前以混合动力车（HEV）为主商品战略的调整方向。
在这种情况下，日产汽车2010年6月7日宣布，其在日本的预订两个月就超过了6000辆，达到了2010年度在日本的目标销量。据称，在美国也有超过1万3000辆的预订。
日产汽车将按照当初的计划，在日本确立年产5万辆的生产体制。并且，为从2012年起在美国以年产15万辆的体制生产绿叶，包括电池生产在内的工厂建设，已经从2010年5月动工。该公司已表明，将与法国雷诺共同在欧洲开始在葡萄牙、法国和英国生产EV用的锂离子充电电池，其方针是迈向年产50万辆的生产体制。
日产汽车之所以能够针对EV施行如此强力计划的背景是，日产-雷诺集团与政府和地方政府进行了密切的合作，推进了EV补助金等优惠制度的建立，以及地方政府参与其中的基础设施建设取得了进展。而且，不仅是欧洲、日本和美国等发达国家，在全球最大的汽车市场——中国，EV优惠政策也在不断扩展。
戴姆勒和丰田也将转换方针？
随着EV优惠政策的不断充实，汽车厂商间就EV的资本和技术合作日渐活跃（图1）。令人惊讶的是，甚至连此前一直贯彻独立主义的丰田，也宣布了将向高级EV风险公司美国泰斯拉汽车出资5000万美元注1）。丰田迄今以利用HEV和家用电源为车载电池充电，可EV行驶一定距离的插电式混合动力车（PHEV）为主流，最近逐渐开始向致力于EV转变。
图1：围绕电动车辆的复杂合作关系
围绕EV和HEV等电动车辆的开发，汽车厂商之间的合作日益复杂化。有的汽车厂商甚至与多家车载锂离子充电电池厂商进行共同开发。
注1）丰田2010年5月21日向泰斯拉汽车出资，并就进行EV及其部件的开发、生产系统以及技术相关的业务合作达成了一致。估计丰田与GM合资设立的汽车生产公司NUMMI关闭，而泰斯拉购买了该场地也对此次合作有较大影响。
另外，欧洲汽车厂商因欧盟各国针对EV出台优惠政策，开始相继宣布上市EV注2）。德国戴姆勒（Daimler）表现尤为积极。该公司2010年4月宣布，决定与日产-雷诺集团互持3.1％的股份，三公司将在包括EV在内的小型车共同开发等方面展开合作。“将来十分有可能就需要庞大费用的电动汽车用电池进行共同投资”（日产汽车的Ghosn）。
注2）法国计划2015年之前普及10万辆EV，此外还计划在2020年之前生产200万辆EV。德国计划在2020年之前普及100万辆EV和PHEV，爱尔兰计划在2020年之前普及22万5000辆EV。此外，欧洲的产业研究开发论坛——欧洲技术平台（European Technology Platform）的目标是，到2016年累计普及100万辆EV和PHEV，到2020年累计普及500万辆EV和PHEV。
戴姆勒公司围绕EV的合作还不止这些。该公司还设想在中国扩大EV市场，并于2010年6月与比亚迪共同成立了EV开发合资公司深圳比亚迪戴姆勒新技术有限公司（Shenzhen BYD Daimler New Technology）。
除此以外，欧洲厂商中的法国标致雪铁龙集团（PSA Group）将从2010年中期起接受三菱汽车“i-MiEV”的供货，在欧洲开始销售。德国大众将在2013年之前上市三款EV。该公司计划2018年之前使EV占本公司销量的3％。
EV将改变电池市场
这些围绕EV的举动也开始给电动车辆的主要部件——车载电池市场带来巨大影响。这是由于此前电动车辆被公认为会以HEV为主流。一辆HEV配备的电池容量仅为500～1kWh左右，电池厂商若想获得量产效果，须向多家汽车厂商供货。但如果EV的普及度提高则可另当别论。因为EV配备的电池容量约为HEV的20～40倍。
例如，野村综合研究所预测2020年电动车辆的市场（不包括轻度HEV）约为850万辆。仍然以销量将超过600万辆的HEV为主流，EV不到100万辆（图2）。但将其看作车载电池的市场规模的话，EV用车载电池按金额计算将占一大半。因为EV使用非常多的车载电池。
图2：因EV而扩大的车载锂离子充电电池市场规模
野村综合研究所预测，EV在2020年的电动车辆市场上的比例不过占一成多（a）。但是，按金额计算车载电池市场的一多半将由EV用电池占领（b）。另外，HEV不包括轻度HEV。图根据野村综合研究所的资料制成。
如果日产-雷诺集团宣布的2012年生产50万辆的计划能够实现，则电池年产量将达到12GWh，可与目前便携设备用锂离子充电电池的约15GWh相匹敌（图3）。推算在目前的锂离子充电电池领域份额居首的三洋电机的年产量为3GWh左右，则仅日产-雷诺集团就将利用其4倍之多的电池。
图3：将因EV的销售情况而改变的电池市场
日产-雷诺集团提出了2012年销售50万辆EV的目标。这将创造出与目前的锂离子充电电池几乎相同规模的市场。图根据麦肯锡公司（McKinsey＆Company）的演讲和三洋电机的资料等制成。
中美两国举国支持
因今后车载电池将担任汽车产业的重要角色，因此中国和美国两国将以举国家之力构筑车载锂离子充电电池生产基地。美国政府以2011～2012年量产为目标实施了巨额融资。
美国江森自控（Johnson Controls）、A123 Systems、KD ABG MI、Compact Power、EnerDel以及Saft America六家公司接受了基于“美国复苏与再投资法案（American Recovery and Reinvestment Act）”的融资注3）。这笔融资在用于确立生产基地的资金中，有一半是由政府补助的。此外，日产汽车为建设上文提到的在美国生产EV和EV用电池的基地，根据“能源独立和安全法（Energy Independence and Security Act）”获得了14亿美元的融资。
注3）除了江森自控与Saft就车载锂离子充电电池业务进行合作以外，Compact Power还是韩国LG化学的当地法人。
而在中国，比亚迪、天津力神电池股份有限公司以及比克电池等数家公司由政府认定为车载锂离子充电电池厂商，目前正在制定大规模量产计划。
面对这种形势，此前在便携产品用锂离子充电电池领域一直占有较高份额的日本厂商不得不思考今后的对策。日本厂商中，三洋电机通过成为松下的子公司，加强了与丰田的关系，有观点认为，这可能会影响对此心存疑虑的汽车厂商与三洋电机之间的贸易关系。
在便携设备市场拥有较高份额的索尼，2009年底刚刚宣布涉足此前一直拒绝进入的大尺寸电池领域，在车载领域的起步非常晚。此外，在便携设备市场拥有约5％份额的日立麦克赛尔通过与日立制作所等共同出资成立日立车辆能源以涉足车载电池业务。但因日立车辆能源一直以HEV用锂离子充电电池为主要业务，因此实际上除了面向美国通用汽车（General Motors，GM）HEV的电池以外，并没有大型订单。
日本厂商执着于本国生产的独立主义，因此在其他国家几乎没有生产基地。当地采购是汽车产业的基本原则，但日本的大型电池厂商缺乏这种观念。因此，日本厂商有必要进行大胆进行战略转换，诸如与美国、欧洲和中国电池厂商的资本合作，积极进行当地生产等。
单元形状和材料种类多样化，丰田采用NCA系材料
EV的普及使车载电池厂商受到巨大影响。在2010年5月17～21日于美国佛罗里达州奥兰多举行的车载电池国际会议“AABC（Advanced Automotive Battery Conference） 2010”的并设会议“LLIBTA（Large Lithium Ion Battery Technology and Applications）”上，对选定车载锂离子充电电池的单元形状和材料种类仍然未有定论注4）。
注4）AABC 2010于2010年5月18～21日举行，LLIBTA作为并设会议于5月17～18日举行。
关于电池的单元形状，要求像笔记本电脑使用的圆筒型单元（直径18mm×长65mm，即“18650”）那样，将外形尺寸标准化的呼声比较高。对此，汽车厂商的相关人士以手机市场上的单元形状也各不相同为例，表达了自己的看法，“外形尺寸难以实现标准化”。
而且，目前各公司的单元形状也不尽相同，有圆筒型、方型和层压型，对于最终采用哪种形状，各公司的意见并不一致。其中，汽车厂商的意见大多是“方型或层压型较适合车载使用”。方型单元已用于丰田的“普锐斯插电式混合混合动力”和三菱汽车的i-MiEV等，层压型已用于日产汽车的绿叶和GM的“Volt”等（表1）。
方型单元虽具有生产效率高，外壳自身的强度高等优点，但有意见认为，卷绕电极的内周部分难以散热，容易导致劣化。而层压型虽具有热劣化现象较少、可实现轻量化的优点，但封缄部分容易泄漏电解液以及进水等，其可靠性存有疑问。关于究竟是采用方型还是层压型，各汽车厂商的评价今后仍会不一致。
大型汽车厂商虽持怀疑态度，但采用与便携设备市场相同的18650单元可降低成本，因此推举圆筒型单元的企业也很多。另外，比克电池表示，配备的形状可按照汽车厂商的要求自由改变的“圆筒型是最理想的”（该公司CTO毛焕宇）。中国市场上电动摩托车配备锂离子充电电池的趋势在扩大，因此对今后价格还可降低的圆筒型单元的需求较高，销量增加的可能性较大注5）。
注5）比克电池表示，中国拥有约8000万辆电动摩托车，年需求为2000万辆。锂离子充电电池在年销量中所占的比例，2008年为1％，但2011年将达到3％。
正负极材料也呈多样化
不只是单元形状，正极材料和负极材料等材料种类也未选定，似在日益多样化。目前，正极材料采用锰酸锂（LiMn2O4）、3元类（Li（Ni- Mn- Co）O2）、磷酸铁锂（LiFePO4）以及NCA（Li（Ni-Co-Al）O2）类。负极材料除了碳材料外，利用钛酸锂（Li4Ti5O12，LTO）的可能性也在提高。
德国宝马（BMW AG）在此次的AABC上，以“Development of Hybrid Vehicles at BMW and their Energy-Storage Solutions”为题，公开了HEV用锂离子充电电池的正极材料和负极材料组合的对比研究结果（表2）。虽未言明BMW自己会采用哪种材料，但认为其对采用LTO作负极材料非常感兴趣。
诸如，采用LTO尽管能量密度较低，但充放电循环寿命长，因此在产品的寿命周期内可利用的电力量比采用碳材料要大。并且，关于安全性，得出了采用碳材料时需要注意正极材料的选择，而采用LTO时安全性较为优异的结论。但采用LTO比采用碳材料的材料成本要高。
丰田采用NCA类
BMW从安全性出发认为NCA系正极材料很难用于车载用途。而丰田将其用在了PHEV上。该公司以“Development of Plug-in Hybrid Vehicle”为题，介绍了普锐斯插电式混合动力车配备的锂离子充电电池的详情。
配备的单元是Primearth EV Energy（原松下电动汽车能源公司）生产的5Ah方型单元，电压为3.6V。能量密度方面，单位重量为73Wh/kg，单位体积为103Wh/L。电池单元的外形尺寸为110mm×14mm×112mm，重245g。估计该单元是面向HEV开发的，丰田很有可能会采用于今后将上市的新款HEV。
据称，这种电池系在电池单元正极的集电体铝箔上设置了涂层，在其上涂布了NCA类电极材料（图4）。负极材料采用碳材料，但没有公开是石墨还是非晶质类。隔膜由聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）构成。 
图4：丰田采用了NCA类正极材料
丰田在2009年底限量上市的“普锐斯插电式混合动力车”上采用了方型锂离子充电电池（a）。以正极材料采用了NCA系（b）为特征。
为了消除NCA系材料的安全性隐患，在负极上形成了耐热性较高的陶瓷层“HRL（heat resistance layer）”。该技术已在松下圆筒型单元上应用。丰田通过优化电极材料的涂布方法等，实现了行驶20万英里（约32万km）后，电池单元的内部电阻几乎不升高，对充放电循环寿命也表现出了强烈的自信。
试制250Wh/kg的单元
AABC 2010虽然以已经实用化的材料种类为主要议题，但美国Envia systems还是在并设会议LLIBTA上，就采用作为新一代正极材料而备受关注的固溶体类正极材料的锂离子充电电池作了演讲注6）。固溶体类正极材料Li2MnO3-LiMO2（M：Ni、Mn和Co等金属）的特点是，具有超过280mAh/g的高容量，是原正极材料约2倍（图5）。
图5：固溶体类正极材料可达到超过280mAh/g的容量
Envia采用280mAh/g以上高容量的固溶体类正极材料开发出了锂离子充电电池（a）。并试制了电流容量为20Ah的单元，可在3C等高放电率下输出（b）。
注6）Envia是2007年7月成立的公司，目前正采用Argonne National Laboratory的固溶体类正极材料技术开发锂离子充电电池。
因以Mn为基础，其材料的成本可降低。在日本，日产汽车等正也在进行开发。但该材料的电势比锂高，达4.6V，因此Envia除了开发在高电压下也不会分解的电解液外，还采取了对正极材料进行表面修饰等措施。
该公司已经面向EV试制出了20Ah的层压型单元，实现了250Wh/kg的能量密度。该单元的外形尺寸为175mm×95mm×8mm。充电电压为4.5V，平均电压为3.5V，终止电压为2.0V。即使进行3C（20分）放电，容量也不会降低。
目前，Envia正申请15项以上的专利，并计划利用这些专利开展业务。
记者 狩集 浩志
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