第18回:本命はリチウムイオンバッテリーへの応用? トヨタが開発したバイポーラ電池のすごさ

2021.10.05 カーテク未来招来
2021年7月に発売された新型「トヨタ・アクア」。バッテリーにはバイポーラ型ニッケル水素電池が採用される。
2021年7月に発売された新型「トヨタ・アクア」。バッテリーにはバイポーラ型ニッケル水素電池が採用される。拡大

新型「アクア」への採用により、いま大いに注目を集めているトヨタのバイポーラ型ニッケル水素電池。このバッテリーは既存のものとどこが違い、一体なにがすごいのか? 新しい構造のバッテリーに秘められた可能性を探る。

従来のバッテリーは一つひとつのセルを配線で接続しているのに対して、バイポーラ電池ではセル同士を背中合わせに直接接続しているのが異なる。
従来のバッテリーは一つひとつのセルを配線で接続しているのに対して、バイポーラ電池ではセル同士を背中合わせに直接接続しているのが異なる。拡大
一般的なバッテリーセルの図解。セパレーターで仕切られた電解液に、正極と負極を浸した構造となっている。
一般的なバッテリーセルの図解。セパレーターで仕切られた電解液に、正極と負極を浸した構造となっている。拡大
「日産リーフ」に使用されるリチウムイオンバッテリーのセル。左側から出ているのがタブ(端子)だ。62kWh仕様の「リーフe+」では、このパウチ状のセルが288個も搭載される。
「日産リーフ」に使用されるリチウムイオンバッテリーのセル。左側から出ているのがタブ(端子)だ。62kWh仕様の「リーフe+」では、このパウチ状のセルが288個も搭載される。拡大

従来比で2倍の出力密度を実現

バッテリーの話題が続いて恐縮だが、今回は2021年7月に発売された2代目「トヨタ・アクア」に搭載される新型バッテリー、バイポーラ型ニッケル水素電池を取り上げる。

この電池について、トヨタは当連載でも第16回第17回と取り上げてきた電池関連技術の説明会において、「豊田自動織機と共同開発を行い、バイポーラ構造にチャレンジし、駆動用車載電池として実用化した。旧型アクアに搭載した電池と比較しても出力密度は2倍に向上し、パワフルな加速を感じられるようになった」と説明している。

筆者はこのバイポーラ電池の実用化を、非常に画期的な出来事だと考えている。バッテリーの性能を飛躍的に高められる可能性を秘めているからだ。バイポーラ型のバッテリーとは、簡単に言えば、複数のセルを背中合わせに貼り合わせたような構造をしている。これのどこが画期的なのか? それを理解するには、まず通常のバッテリーの構造や製造法について理解する必要がある。

通常のバッテリーは、1枚には負極、もう1枚には正極の材料(活物質と呼ぶ)を塗った2枚の金属箔(はく)を集電体とし、セパレーターと呼ぶ絶縁体の膜を挟んで電解液に浸した構造をしている。セパレーターには電解液は自由に通すものの、正極と負極を物理的に接触させないという役割があり、微細な穴が多数空いた樹脂膜を使う。

この正極と負極を一組にしたもので、ひとつのセルが構成される。おのおののセルは別々の容器に収められ、集電体の端に取り付けられた「タブ」と呼ばれる端子に配線をつないで接続される。

鶴原 吉郎

鶴原 吉郎

オートインサイト代表/技術ジャーナリスト・編集者。自動車メーカーへの就職を目指して某私立大学工学部機械学科に入学したものの、尊敬する担当教授の「自動車メーカーなんかやめとけ」の一言であっさり方向を転換し、技術系出版社に入社。30年近く技術専門誌の記者として経験を積んで独立。現在はフリーの技術ジャーナリストとして活動している。クルマのミライに思いをはせつつも、好きなのは「フィアット126」「フィアット・パンダ(初代)」「メッサーシュミットKR200」「BMWイセッタ」「スバル360」「マツダR360クーペ」など、もっぱら古い小さなクルマ。

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