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脱炭素社会実現のカギ「リチウムイオン電池」と「水素」、その動的解析と今後の展開：脱炭素（1/3 ページ）

国際気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、2018年の「IPCC1.5℃特別報告書」で「産業革命以前から続く世界の気温上昇を1.5度以内に抑えるためには、二酸化炭素（CO2）の排出量を2050年前後には正味ゼロ（カーボンニュートラル）に達する必要がある」と示唆した。この特別報告書を受け、日本を含め世界各国はカーボンニュートラルへの目標を表明している。こうした脱炭素社会へのカギを握る1つに、エネルギーを蓄える「蓄電池（2次電池）」が挙げられる。

» 2022年01月04日 06時00分公開

[中村のぶ子，BUILT]

　現在、最も普及している蓄電池は、スマートフォンやPCに使用されているリチウムイオン電池だろう。そのリチウムイオン電池の研究者である立命館大学生命科学部教授の折笠有基氏による蓄電池と水素エネルギーに関するセミナーが2021年6月に開催された。本稿では、ウェビナーの模様をレポートする。

CO2削減の手段としてのリチウムイオン電池と水素エネルギー

　2021年11月気候変動対策の国連会議（COP26）で日本政府は「2030年に46％削減」という独自目標を宣言した。

　しかし、折笠氏によると、「CO2排出削減の手段として非化石電源、水素、合成燃料、バイオマスなどが考えられるが、今の技術では達成できない」という。例えば、太陽光発電や風力発電などのCO2を排出しない再生可能エネルギーは、季節や天候によって発電量が変動するため、全ての需要電力を賄（まかな）うことは不可能である。特に夜間の電力需要は、今後、電気自動車（EV）の普及に伴って、さらに増えることが予想される。

　そこで注目されるのが「余剰電力を貯（た）めておけるリチウムイオン電池とCO2を排出しない水素エネルギーの技術革新」である。実際、2021年に経済産業省が提出した「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン戦略」でも、「自動車・蓄電池産業」および「水素・燃料アンモニア産業」の分野で、新しい技術開発が期待されている。

　また、リチウムイオン電池が2019年のノーベル化学賞に輝いたのも、「（太陽光や風力発電の電力を貯めて）脱炭素社会を促進する」という期待が評価されたのではと、折笠氏は指摘した。

太陽光発電、風力発電の出力がとれているときの出力変動　出典：「原子力・エネルギー」図画集 2007版p6／電気事業連合会／2007年2月

最小需要日（5月の晴天日など）の電力需要イメージ　出典：日本のエネルギー2020年度版「エネルギーの今を知る10の質問」／経済産業省資源エネルギー庁Webサイト／2020

電動化だけでは脱炭素にならない！EVに使用する蓄電池の課題

　一方で折笠氏は、「EVに搭載する蓄電池には課題がある」と次のように解説した。

　CO2を排出しないイメージの強いEVだが、実は車を製造する際のCO2排出量は、従来のガソリン車よりも高くなってしまうのだ。しかし車を走らせ、走行距離がある地点に到達すると、ガソリン車よりも最終的にはCO2排出量は低くなる。「（環境条件によって異なるが）6～10万キロ以上走ってはじめて、ガソリン車とEVは同程度のCO2排出量となる」（折笠氏）。つまり、EVは長い距離を長時間走ることで、ガソリン車よりもCO2排出量を削減できることになる。

　しかし、ガソリン車が一度の満タン給油で、平均500キロの航続走行が可能なのに対し、EVに搭載されている既存のリチウムイオン電池は最高で200キロ、改良型でも最高300キロというのが現状である。そのため、EV車開発は電池が長時間、使用可能であるかどうかにかかっている。

　2030年以降にガソリン・ディーゼル車の販売停止を決定した国も既に出始め、今後もEVの普及に従って、蓄電池の役割は重要になることは明らかである。「世界の自動車台数は14億台にも上る※1 下記の補足資料を編集部で追加。そのため、ガソリン車並みの航続距離で、安全かつ寿命が長い新しい蓄電池の開発は、これから大きなマーケットに成長するだろう」（折笠氏）。