バッテリーの性能は一充電距離や出力性能に影響 リチウムイオンバッテリーの諸元で注目されるのは、kWh（キロ・ワット・アワー）の単位で示される容量だ。この数値が大きいと、より遠くまで充電せずに走り続けられる。急速充電への不安から、バッテリー容量の大きな電気自動車（EV）を好む傾向が根強い。 このようにバッテリーは、エンジン車でいう燃料タンクのように、エネルギーを貯めておく機能がある。 同時に、バッテリーは一度にどれほどの電力を出せるかという出力性能も備えている。 たとえば急加速する際、バッテリーに電力が残されていても、一気にその電気を使えなければ加速に不足が生じる。つまり、エンジンと燃料というこれまで慣れ親しんできたクルマの部品や要素の機能と違った側面が、EVにはある。 そしてモーターは、バッテリーから送られてきた電力で力を出すための装置という位置づけが正確なのではないだろうか。 バッテリーの出力は、バッテリーの種類や、同じバッテリーでも性質の違いによって差が出る。 たとえば、ハイブリッド車（HV）で永年使われてきたニッケル水素バッテリーは、瞬間的に高出力を出す性能に優れている。一定の重量でどれくらい大きな出力を出せるかの指標となる、出力密度（W／kg）で、鉛酸バッテリーより優れた性能を備える。さらに高性能なのが、バッテリーではないがキャパシター（コンデンサー＝蓄電器のように一時的に電気を貯める機能がある）だ。 したがって、1997年にトヨタからプリウスが発売されたあと、HV開発を模索する他メーカーのなかには、バッテリーではなくキャパシターの活用を検討していた例がある。 一方、ニッケル水素バッテリーは、電気を蓄えるためのエネルギー密度でリチウムイオンバッテリーに劣る。このことから、貯めた電気で走るEVや、PHEVでは、リチウムイオンバッテリーが使われるのである。 また、リチウムイオンバッテリーは、ニッケル水素が得意とする出力密度においても、それ以上の性能を引き出すことができる。ただし、もしリチウムイオンバッテリーをHVで使う場合は、エネルギー密度より出力密度を重視した特性にする必要がある。EV用とHV用では、同じリチウムイオンバッテリーといっても、性質が異なるのである。

ややこしいのは最大充電能力の違い EVはリチウムイオン電池に充電された電気を使い、モーターを駆動して走る。したがってガソリン／ディーゼルエンジン車とは各種の数値に異なる部分が多い。 動力性能の表記は、エンジンと同じく最高出力がkW（PS／馬力）、最大トルクはNm（kg-m）だが、これは駆動用電池の出力にも左右される。同じモーターを使っても、駆動用電池の出力が向上すれば動力性能も高まる。そして、リチウムイオン電池の総電力量（電池容量）は、kWhで表記される。 たとえば日産リーフの場合、駆動用リチウムイオン電池には、40kWhと60kWhの2種類がある。モーターの型式は同じで、定格出力も85kWで等しいが、運転すると動力性能は60kWhがパワフルに感じる。その理由は、60kWhのバッテリー出力が40kWhのタイプを上まわるからだ。EVの動力性能は、数値の違いだけではわかりにくい。 また、エンジン車にはないデータとして、一充電走行距離の数値も示されている。1回の充電で走行できる距離のことで、リーフの場合、駆動用リチウムイオン電池が40kWhのグレードは322kmだ。60kWhになると450kmまで伸びる。 ちなみにエンジン車には、WLTCモード燃費と燃料タンク容量が記載されている。ノートX・2WDではWLTCモード燃費が28.4km/L、燃料タンク容量は36リットルだから、1回の給油で走行できる距離は単純に掛け算すると1022.4kmだ。 充電時間と給油時間の違いもある。ガソリンや軽油の給油は数分で済むが、EVの充電時間は長い。リーフを200V／6kWの普通充電器で充電した場合、40kWhは満充電まで約8時間、60kWhは12.5時間を要する。これが急速充電器なら、80％までの充電で40kWhが約40分、60kWhは約1時間とされる。 ややこしいのは最大充電能力の違いだ。60kWhは100kWの高出力急速充電器にも対応しているため、最短では充電所要時間を50分程度に抑えられる。しかし40kWhは、最大で50kWhしか受け付けられないため、高出力急速充電器を使っても充電所要時間は前述の約40分に留まる。 このほか、EV、PHEV（プラグインハイブリッド）、燃料電池車には、補助金も用意されている。2024年度の場合、リーフであれば、国から交付される補助金は全グレードにわたって85万円だ。このほか自治体から交付される場合もあり、EVの購入に伴う補助金額は地域格差が大きい。 以上のようにEVには、エンジンを搭載したクルマとは異なる特徴が多い。

初代リーフの場合は？ 現在多くの電気自動車（BEV）で採用されているバッテリーがリチウムイオンバッテリーだ。このリチウムイオンバッテリー、長年使用しているとバッテリー性能が落ちてしまい、いずれほとんど走れなくなる……つまり寿命を迎える。では、長年このバッテリーを搭載するクルマを所有していたオーナーは、どうするケースが多いのだろうか？ 古くからBEVを販売していた自動車メーカーといえば日産だ。2010年からリーフを販売していた日産は正にBEVのパイオニアといえる存在。リーフも初代はすでに販売から10年以上経過していて、これまでも存在していたICE（内燃機関車）を乗っていた場合でも乗り換えを検討してもおかしくない年月が経過している。 実際に初代リーフに乗っていたユーザーはどのような選択肢を取った人が多かったのか？　日産にその疑問をぶつけてみた。 すると、「リーフは普通車の量産型電気自動車としては初のモデルであったので、『新しい物好き』なユーザーが多かったです。そのようなユーザー特性の背景から、バッテリーの劣化が進んでからはマイナーチェンジしたリーフや、2代目リーフに乗り換えるユーザーがほとんどでした」、とのこと。わずかにバッテリーを交換して乗り続けるユーザーもいたそうだが、あまり多くなかったのが実状だったようだ。

EVのバッテリーにはゆとりが不可欠 世界的に、ほとんどの自動車メーカーは電気自動車（EV）の車載リチウムイオンバッテリーについて、保証期間以前に容量が70％を切った場合、交換などの補償をするとしている。バッテリー容量がまだ7割近く残っているというのに、なぜ交換対象になるのか？ 理由は、電気の利用の仕方による。これまで、一般的な電気製品はある一定の電流の使い方だったが、EVはそれと異なる使用条件になる。 電灯はもとより、冷蔵庫や電子レンジ、あるいはスマートフォンなども、基本は一定の電気の流れで稼働する製品だ。もちろん、スマートフォンの場合、動画を観る際などにより多くの電気を必要とする例もあるが、それでもEVほど急な増減はないので、一定電流で機能する定格出力が表示されている。 一方、EVに限らずクルマは、発進・停止を含め頻繁に加減速する使われ方なので、電気の利用も電流が増えたり減ったりし、なおかつ急加速では大量の電気を一気に必要とするので、バッテリー側のゆとりが不可欠だ。 EVのバッテリー容量が70％以下になったとすると、一充電走行距離が減るだけでなく、アクセルペダルを踏んでも運転者の操作（意図）どおりに加速できなくなる。それでは、交通の流れに乗りにくくなるばかりか、緊急回避のような場面で遅れを生じる懸念も出る。そこで、容量が70％を切るような状態になったら、クルマとしての使用には耐えないことになる。 対して、ある一定の電気を使うのが前提の電気製品では、じわじわと電気を使い続けるので、バッテリー容量がゼロになるまで使えるというわけだ。ことに、ニッケル水素バッテリーや、かつてのニッケル・カドミウム・バッテリーは、容量がゼロになってから充電したほうがよいとされている。いわゆるメモリー効果といわれる特性による。

円筒型は乾電池と同じ形状 電気自動車（EV）に駆動用として搭載されるバッテリーは、最小単位であるセルに、形状の違いがいくつかある。代表的なものでいえば、円筒型／角型／ラミネート型などだ。 円筒型は、乾電池などと同じ、筒形をしていて、筒の頭頂部の出っ張りが正極（＋極）、反対側の端が負極（－極）になる。ケース内の電極は、巻物のように巻かれている。 米国のテスラがEV発売に乗り出した際に用いられたのがこの円筒型で、それは、パーソナルコンピュータ（PC）などで使われていた汎用のリチウムイオンバッテリーの活用だった。 円筒型は、たとえば初代のトヨタ・プリウスのハイブリッド車（HV）向けニッケル水素でも採用されたことがあり、同じ円筒型のニッケル水素バッテリーは、ホンダの初代インサイトでも使われた。 使い捨ての乾電池だけでなく、充放電を繰り返せる単3蓄電池などでもニッケル・カドミウム（通称ニッカド）やニッケル水素で家庭電化製品に使われてきた形式なので、生産技術が確立され、原価を抑えることに成功している。 現在でも、テスラのほか、SUBARUやマツダがパナソニックの円筒型バッテリーの契約を結ぶなど、新しいニュースもある。また、高密度な新しい設計の円筒型の開発も行われている。 ただ、正負極が筒の上下両端にあるため、配線などに工夫が必要だ。また、数多くのセルをバッテリーケースへ詰め込もうとすると、筒状の丸い外観なので、隣同士のセルとの間に隙間が生じ、積載密度で劣る可能性がある。 ほかに、電極が巻物のように巻かれているため、中心部と外周側で温度差が生じる可能性があり、リチウムイオンバッテリーで重要な温度管理に難しさがありそうだ。そこで、余裕ある容量の確保と、充放電制御の成熟度が試される。

中国ではLFPを積極採用 中国製の電気自動車（EV）が、ひとつの優位性を誇るのは、リン酸鉄を正極（＋極）に使うリチウムイオンバッテリーだ。 現在、もっとも高性能なリチウムイオンバッテリーとして多くのEVが採用するのは、三元系と呼ばれ、ニッケル／コバルト／マンガン（NCM）を組み合わせた金属リチウムを＋極に使う方式だ。一方で、世界的なEV普及の流れになると、ことにコバルトやニッケルは希少資源のため、奪い合いや価格高騰につながる懸念がある。 対するリン酸鉄は普遍的な資源であるため、価格競争力をもつとされ、中国のEV用バッテリーで積極採用している。同様に、米国のテスラも、一部の車種でリン酸鉄のリチウムイオンバッテリーをすでに使用している。 ただ、モノには何でも長所と短所がある。 リン酸鉄のリチウムイオンバッテリー（LFP）は、三元系に比べ容量が小さいとされる。したがって、航続距離を問うEVでは、一充電走行距離に不足を生じる懸念があった。 それを突破したのが、中国のBYDだ。ブレードバッテリーと呼び、1セルの電極の面積を細長く板状にして、より多くの面積を確保した。1セルが大きいことから、電極をつなぐ配線を減らせる構造になり、これも面積を稼ぐのに役立つ。あるいは、セルをモジュール化せず積層したり、バッテリーパックを車体と一体構造にしたりすることで、車載容量を増やす技術もある。こうして、三元系に迫る容量を確保した。 たとえばBYDの4ドアセダンであるシールの場合、82.56kWhのバッテリー容量から、後輪駆動車で640km（WLTC）の一充電走行距離を得ている。