新型アクアはHVに革命起こす? 世界初搭載バッテリーは次世代の本命か

トヨタのHVに革命起こす? 新型アクアの世界初搭載バッテリーは次世代の本命か

 新型アクアで初搭載! 新たなバッテリーはハイブリッド車に革命を起こせるか?

 トヨタが7月19日に発売した新型アクア。小型ハイブリッドの盟主として大いに注目を集めているが、その目玉となる新技術が『バイポーラ型ニッケル水素電池』だ。トヨタが「従来型アクアのニッケル水素電池に比べバッテリー出力が約2倍に向上した」とアピールする、その実力は本物なのか?

 ニッケル水素電池には、現在主流となってきたリチウムイオン電池に対して性能で劣るイメージもあるが、実はこの新型アクアのバッテリーは大きな可能性を秘めているといえそうだ。

文/高根英幸
写真/TOYOTA

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そもそもニッケル水素とリチウムイオン電池 それぞれの強みは?

2021年7月19日に発売された新型アクア。駆動用バッテリーには世界初の「バイポーラ型ニッケル水素電池」を採用

 ニッケル水素電池は、長くトヨタがハイブリッド車用のバッテリーに採用してきた電池で、トヨタ THSシステムを支えるバッテリーとして使われてきたもの。乾電池型(円筒型)の二次電池(充電して繰り返し使用できる電池)としても広く使われているだけに、家庭でも馴染みのあるものだ。

 ニッケル水素電池の一番のメリットは、信頼性が高いことだろう。安全性が高いことと、耐久性に優れることが、信頼を積み重ねられることにつながり、ハイブリッド車を幅広いユーザーに受け入れてもらうことができたのだ。

 起電力(セル毎に発生できる電圧)が低いことから(リチウムイオン電池のおよそ3分の1)、同じ電圧を得るためにはセルをより多く重ねなければならないという問題はあるが、サイクル寿命が長く(約3000回)、優れたバッテリーマネージメントシステムと組み合わせれば、長期間安定した利用をすることができる。

 一方でリチウムイオンバッテリーは、エネルギー密度が高く、同じ容積でもより多くの電力を供給することができるから、航続距離を伸ばしたいEVにとっては現時点で最適なバッテリーであることは間違いない。

 だが、電極の素材にコバルトなどレアメタルを使用することから、製造コストの負担は小さくない。さらに今後、世界中でEVの需要が高まっていることから、リチウムの争奪戦も予想されるなど、原材料の供給不安が起こる可能性もある。

 さらに、エネルギー密度が高いことから熱暴走を起こしやすく、温度が上昇してしまうと電解質に有機溶剤を使用していることもあって、バッテリーの膨張や発火といった事故につながる可能性がある。

 海外では充電中にEVや電動スクーターが発火事故を起こすことが度々あるのも、リチウムイオン電池のエネルギー密度の高さと製造品質がシビアなことが原因だ。

新型アクアで初搭載 「バイポーラ型」のメリットは?

バイポーラ型電池は、正と負の電極版を両面に塗ったバイポーラ電極を複数重ねてパックにした電池のことを指す

 「バイポーラ型」とは2つの電極を合体させた電池のこと。通常の電池は正極と負極、それぞれに電極板があり電子を出し入れしているが、バイポーラ型は1枚の電極板の両面に電極活物質を備えている。

 クルマの12Vバッテリーは、2Vのセルを6つ連結しているが、隣のセルとは電極同士を繋げているものの、電子はそれぞれの電極板を流れるためU字型に流れる。

 それに対してバイポーラ型は、電極板の表裏に電極活物質があるため、電極板の厚さ方向に電子が移動するだけでいい。Uの字の開いている頂部を直線的に移動するだけなので、抵抗が少ないのだ。

 さらに電極板と各セルの仕切りを省略できるので、必要なスペースが小さくなる。これによってエネルギー密度が高まるのである。

 わかりやすく例えると、乾電池型のニッケル水素電池では電圧を高めるために直列つなぎにして連結させるが、これを乾電池を切り開いて板状にして重ねたものがバイポーラ型に近いと思っていい。どちらがスペース効率、電導率に優れるかは、想像するまでもないだろう。

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