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EVのスペシャリストが選出! 後世に語り継ぐべきEV遺産!!


TEXT:御堀直嗣 PHOTO:日産/TET 編集部
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三菱i-MiEVや日産リーフに採用されたバッテリー

私が考えるEV遺産の第一は、三菱i-MiEVや日産の初代リーフが採用した、マンガン酸リチウムを正極に使ったEV用リチウムイオンバッテリーの実用化だ。

マンガン酸リチウムを正極に使ったリチウムイオンバッテリーは何が凄いかというと、安全性の高さである。

三菱i-MiEV

リチウムイオンバッテリーは、旭化成に在籍した吉野 彰(2019年にノーベル化学賞を受賞)が実用化し、まずラップトップ式パーソナルコンピュータ(PC)や携帯電話などで商品化された。そのリチウムイオンバッテリーの正極は、コバルト酸リチウムだった。小さくて軽く、多くの充電容量をもつことができたが、過充電により熱を持ち、膨張や発火の懸念があった。

そのような危険性をはらんだまま何百セルも搭載して、EVで火災事故が起きては大ごとである。携帯電話で使われたリチウムイオンバッテリーは、3Wh程度であったが、EVでは初代リーフでも24kWhの容量を持ち、それは携帯電話の8000倍になる。それが発火したら、ただごとで済まないことは想像できるだろう。

そこで開発されたのが、マンガン酸リチウムを正極に使うリチウムイオンバッテリーである。

三菱i-MiEVのバッテリー

マンガンとコバルトでは、結晶構造が違う。

マンガンは、スピネル構造と呼ばれ、リチウムがマンガンの結晶の隙間に収まる状態になっている。これに対し、コバルトの結晶は層状構造と呼ばれ、コバルトの層と層の間にリチウムが、やはり層状に挟まれた状態で収まっている。

充電の際は、負極へリチウムイオンが移動する。スピネル構造のマンガンは、リチウムがすべて負極へ移動したとしても結晶構造が崩れない。一方のコバルトは、層と層の間にあったリチウムがすべて抜けてしまうと、建物の床が落ちるようにコバルトの結晶構造が崩れる。これが短絡(ショート)の一因となり、発熱や膨張、あるいは発火といった事態を起こす懸念が生じる。

日産リーフ(初代)

一方、スピネル構造のマンガンは、リチウムが入り込む隙間がコバルトに比べ少ないので、充電容量が小さくなる。つまり、満充電からの走行距離が短くなってしまう。

それでもあえて三菱自動車工業と日産が、世界初といえるEVを市販するにあたり、マンガン酸リチウムを正極に使うリチウムイオンバッテリーを実用化し、それなりの一充電走行距離を実現した意義は大きい。

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