全固体電池、米中韓と日本の比較

技術系読みもの

全固体電池の開発競争が激化している。
材料技術については日本が先行していると考えられているが、近年は中国・韓国企業の製品適用を見据えた発表が目立つ。

全固体電池の研究開発において、日本は国際的に先進的なポジションにいるというイメージがあるが、実際のところどうなのか。

各国の全固体電池研究の進捗を推測するために、日本、米国、中国、韓国、ドイツについて、全固体電池関連の論文数の推移を調査した。

 各国の全固体電池論文数の推移


全固体電池論文数の推移
2010年代前半は日本が研究を先行していた。これは、車載電池として液系の次に期待されている固体系電解質の材料研究が産学で活発であったためであると考えられる。
2016年ごろから、中国、米国が急激に論文数を伸ばしている。特に中国の伸びは著しく、2021年時点で日本は中国、米国の後塵を拝している。

韓国も論文数を伸ばしてはいるが、成長率は日独と同等で、日本が韓国に後れをとっているとは考えずらい

所属ごとの論文数


論文数(機関ごと)
論文の発行元は、中国の国家研究機関がトップ3を占めている。
少し意外だが、日本のトップは大阪府立大学。全固体電池研究所が設置されるなど、全固体電池研究が盛んで、論文数も多いものと考えられる。

トップのChinese Academy of Sciences(中国科学院)は、ハイテク総合研究と自然科学の最高研究機関であり、文献内容も実用化に向けた研究が行われていることが推察できる。

中国科学院の論文キーワード(全期間)


Chinese Academy of Sciencesのwordcloud

上の図は、Chinese Academy of Sciencesが発行している全固体電池関連の論文(全期間)のから作成したWordCloudである。注目されているキーワードとして、Performance(性能)やInterface(界面の抵抗を指すと考えられる)、Compounds(材料組成)などが挙げられる。これらが、長年に渡る主要な研究対象であることがわかる。

中国科学院の論文キーワード(2020-2021)


Chinese Academy of Sciencesのwordcloud(2020-2021)

近年の研究課題に絞ってWordCloudを作成した。全期間と比較して、主要な用語は変化なく、Interface(界面)やconductivity(導電性)が重要な課題であることは変わりない。加えて、Flexible(柔軟性)、stability(耐久性)、rechargeable(充電式)、safety(安全性)、cycling(繰り返し)など、より実用的課題に対するアプローチを行っていることがわかる。

これらキーワードに対する解決策を見出すような研究結果が今後発表された場合、その研究機関や企業の成果は注目に値すると考えてよい。

NIOが2021年1月に発表した全固体電池に関するスピーチでは、界面抵抗を低減するための工夫やカソード電極のNiリッチ化による高容量化に触れられていた。これらNIOの取り組みは近年の研究キーワードに近く、このスピーチで発表されている成果は中国科学院を含む中国研究機関での成果が組み込まれていると考えられる。

出資者ごとの論文数


全固体電池論文数_出資者ごと
お金の出どころごとに分けると、中国の国家自然科学基金委員会がとびぬけており、多大な研究資金を提供していることが推察できる。

日本のトップは文科省の予算である。日本のお家芸である材料研究と電池産業に対する研究予算はかなり充実しているはずだが、それでも中米の予算レベルと比べると見劣りすると言わざるを得ない。

研究機関以外での論文数(日本国内)


日本企業_全固体電池
日本国内で発表された論文について、企業ごとに論文数を比較。
トヨタ自動車が圧倒的で、パナソニック、日立などが続いている。これらは、全固体電池の国内特許数で比較した場合と同様の傾向にある。

以上のように、日本および諸外国における全固体電池開発の現状を公開論文から分析した。

・独韓に対しては先行しているが、米中との差は今後さらに大きくなる
・研究予算の面でも米中に見劣りする
・研究対象のキーワードとして柔軟性、耐久性、安全性などが挙げられる。

今後も動向を注視したい。

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