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成果報告書詳細
管理番号20180000000028
タイトル平成28年度成果報告書 革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発事業「国外の最新開発動向を踏まえた車載用蓄電池の技術開発の方向性に関する検討」
公開日2018/3/23
報告書年度2016 - 2016
委託先名株式会社テクノバ
プロジェクト番号P16001
部署名スマートコミュニティ部
和文要約件名:平成28年度成果報告書 革新型蓄電池実用化促進基盤技術開発事業「国外の最新開発動向を踏まえた車載用蓄電池の技術開発の方向性に関する検討」

本調査においては、車載用蓄電池についての研究開発が産学共に精力的に実施されている国に焦点を当て、その取り組みや成果等の最新動向を調査することにより、各国の国家プロジェクト、主な民間企業等の研究開発の特徴、現状と目指している方向性を把握した。

1.EV/PHEVの市場動向と自動車メーカの技術開発動向
世界的にCO2排出量削減と大気質改善への要求が強まるなか、世界のEV/PHEVの普及台数は、2015年末には約126万台に達しており、2020年には約1,290万台に大幅に拡大するとの試算もある。
自動車メーカは環境規制対応車両の主力をEVとPHEVへシフトするため、EVとPHEVのEV走行距離の延長に注力しており、2020年ごろにEV走行距離500km以上を達成するという目標を掲げている。この実現のためには高容量な電池からなるコンパクトで低コストの電池パックが必要となるため、各国の自動車メーカは蓄電池関連プロジェクトに積極的に参画し、先進LIB、革新型蓄電池の包括的な研究開発を行っている。

2.EV/PHEV用蓄電池の市場動向と蓄電池メーカの技術開発動向
2015年のEV/PHEV用蓄電池の世界市場規模は13.0GWhである。今後のEV/PHEV市場拡大に対応して、2020年には58.6GWhに、2025年には133.1GWh以上にと、大幅な市場拡大が予想されている。
自動車メーカの要求に対応するため、蓄電池メーカも電池セルや電池パックの更なる高エネルギー密度化と低コスト化に取り組んでいる。2017年に販売開始のGM Chevrolet BOLTに提供されるLG化学製ラミネートセルは、世界最高レベルのエネルギー密度241Wh/kg、466Wh/Lで、コストは145ドル/kWhになるとの報告がある。

3.車載用蓄電池に関する主要国の技術開発プログラム
主要国では、2020年に電池パックのエネルギー密度235ー250Wh/kgコスト11,000ー20,000円/kWh、2030年にエネルギー密度250ー500Wh/kg、コスト10,000ー13,200円/kWh等の同等の目標を掲げ、車載用蓄電池の研究開発プロジェクトを実施している。欧米では材料開発からセルの試作、電池評価、電池パック化まで実施するコンソーシアム型プロジェクトが多数あり、中国と韓国では電池産業の育成を目指したプログラムに比重を置いている。

4.先進LIBと革新型蓄電池の技術開発動向
主要国では、先進LIBの材料についての開発の方向性として、正極材料では高容量化と高電圧化、負極材料では高容量化、電解液では耐高電圧化を示しており、これらを組み合わせることで高エネルギー密度化を目指している。現在、セルレベルで300Wh/kg以上を達成したという報告もある。
革新型蓄電池の中で、車載用として期待が大きいのは硫化物系固体電解質を用いた全固体電池であり、現在、2020年以降の製品化を目指して活発な開発が行われている。その他、リチウム硫黄電池では定置用として製品化されており、車載用はパイロット試作の段階である。同様にナトリウムイオン電池ではパイロット試作の段階である。その他、金属空気電池、多価カチオン電池については基礎研究段階であるが、車載用電池に向けて開発が進められている。
英文要約Title: Research & Development Initiative for Scientific Innovation of New Generation Batteries. Study on the future direction on automotive battery R&D based on the latest development trends abroad (FY2016) Final Report

This survey explains the latest trends and future directions on national programs as well as industry efforts in the countries with active R&D programs on automotive batteries, conducted by industry and academia.

(1) Market trends and automakers' R&D on EVs/PHEVs
With the tightening global requirements on CO2 emission reduction and air quality improvement, the world stock of EVs and PHEVs was about 1.26 million by the end of 2015, and it will reach about 13 million by 2020.
Today, automakers consider EVs and PHEVs as the main technologies to comply with environmental regulations, with intention to improve EV range. Many automakers have the targets like 500 km-long EV range by 2020. These targets can be achieved with compact and low-cost battery packs based on high-capacity cells, so that automakers and battery manufacturers actively participate in national R&D projects on advanced LIBs and post-LIBs.

(2) Market trends and battery manufacturers' R&D on batteries for EVs / PHEVs
The market of batteries for EV / PHEV was 12.6 GWh in 2015. With the expansion of global EV/PHEV market, it will reach 58.6 GWh in 2020, and 133.1 GWh in 2025.
To meet automakers' requirements, battery manufactures are working on the improvement of energy density of batteries and packs. Among current automotive battery products, laminate-type battery for GM Chevrolet BOLT, launched in 2017, has the world's highest energy density of 241 Wh/kg and 466 Wh/L with the cost of $145/kWh.

(3) Major countries' R&D programs on automotive batteries
Major countries have the similar targets like energy density of 235-250 Wh/kg and cost of JPY 11,000-20,000 /kWh by 2020, and 250-500Wh/kg and JPY 10,000-13,200 /kWh, respectively by 2030. In general, the US and Europe have consortium-based programs, focusing on material research, cell assembly, testing and packaging. Korea and China emphasize the support programs for industries.

(4) R&D trend of advanced LIB and Post-LIB
Major countries promote own strategies on material R&D for advanced LIB, aiming to develop high energy density cells by using high capacity and high potential cathodes, high capacity anodes, and high-voltage electrolyte. There is a report that some cell achieves the energy density of more than 300 Wh/kg.
Among post-LIB batteries, sulfide-based all-solid-state battery is expected to be commercialized around 2020. Sodium-ion battery, which is at commercial stage for stationary applications, is now at pilot prototyping stage for automotive applications. Also, sodium-ion battery is at pilot prototyping stage. Metal-air battery and multivalent cation battery are at basic research stage, with the R&D effort for automotive applications.
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