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個体電池についての考察
個体電池は、従来のリチウムイオン電池の電解質を液体から固体に変えた、次世代の電池技術です。その特徴と最新のトレンドを詳しく見ていきましょう。
1. 特徴
高いエネルギー密度: 固体電解質を使用することで、より多くの電極材料を充填できるため、リチウムイオン電池に比べてエネルギー密度を高めることができます。これにより、電気自動車（EV）の航続距離延長や、スマートフォンなどの小型デバイスの駆動時間延長が期待されます。
高い安全性: 従来の液体電解質は可燃性であり、液漏れや発火のリスクがありました。一方、固体電解質は不燃性であり、液漏れのリスクもありません。これにより、電池の安全性の大幅な向上が期待されます。
長い寿命: 固体電解質は、液体電解質に比べて劣化しにくいため、電池の寿命を延ばすことができます。これにより、EVのバッテリー交換頻度を減らし、スマートフォンの買い替えサイクルを長くすることが期待されます。
急速充電の可能性: 一部の固体電解質は、リチウムイオンの伝導率が高いため、急速充電の可能性があります。これにより、EVの充電時間を大幅に短縮し、利便性を向上させることが期待されます。
2. 最新トレンド
材料開発の進展: さまざまな固体電解質材料が研究されており、硫化物系、酸化物系、ポリマー系などが注目されています。それぞれに特徴があり、用途に合わせて最適な材料が選択されています。
全固体電池の実用化に向けた取り組み: 自動車メーカーや電池メーカーが、全固体電池の実用化に向けた研究開発を加速させています。一部では、2020年代後半の実用化を目指している企業もあります。
EVへの搭載: 全固体電池は、EVの航続距離延長や充電時間短縮に大きく貢献すると期待されており、多くの自動車メーカーがEVへの搭載を検討しています。
小型デバイスへの応用: 全固体電池は、小型化・軽量化が可能であり、スマートフォンやドローンなどの小型デバイスへの応用も期待されています。
課題と展望: 全固体電池の実用化には、まだいくつかの課題が残されています。例えば、固体電解質と電極の界面抵抗の低減、製造コストの削減、大規模生産技術の確立などが挙げられます。しかし、これらの課題を克服することで、全固体電池は、私たちの生活を大きく変える可能性を秘めています。
個体電池の原材料は、その種類によって異なりますが、主要な材料とその生産状況について解説します。
主要な原材料
固体電解質
硫化物系: 硫化リチウム、リン酸リチウムなど
酸化物系: リチウム、ランタン、ジルコニウムなど
ポリマー系: ポリエチレンオキシド、リチウム塩など
正極
リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（NCM）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（NCA）、リチウム鉄リン酸塩（LFP）など
負極
グラファイト、シリコン、リチウム金属など
生産状況
固体電解質
硫化物系: 日本企業（トヨタ自動車、出光興産など）や韓国企業（サムスンSDIなど）が開発をリードしています。
酸化物系: 日本企業（村田製作所、TDKなど）や中国企業（寧徳時代新能源科技（CATL）など）が開発をリードしています。
ポリマー系: フランス企業（ボロレなど）やアメリカ企業（ソリッドパワーなど）が開発をリードしています。
正極・負極
正極材: 中国企業（CATL、比亚迪（BYD）など）が世界シェアの大部分を占めています。
負極材: 日本企業（日立化成、三菱ケミカルなど）や中国企業が主要な供給元となっています。
生産割合
固体電解質
硫化物系: 開発段階であり、明確な生産割合は不明です。
酸化物系: 開発段階であり、明確な生産割合は不明です。
ポリマー系: 開発段階であり、明確な生産割合は不明です。
正極・負極
正極材: 中国企業が約7割のシェアを占めています。
負極材: 日本企業と中国企業がそれぞれ約3割のシェアを占めています。
今後の展望
固体電解質: 現在は開発段階であり、量産技術の確立やコスト削減が課題となっています。今後、量産化が進むにつれて、生産割合も変化していくと考えられます。
正極・負極: 中国企業が市場をリードしていますが、日本企業も技術開発を進めており、競争が激化しています。
主要な素材とその産地・シェア
リチウム
産地: オーストラリア、チリ、中国などが主要な産地です。
シェア:
鉱石ベース: オーストラリアが約47%、チリが約25%、中国が約17%のシェアを占めています。
生産量ベース: オーストラリアが約55%、チリが約23%、中国が約10%のシェアを占めています。
コバルト
産地: コンゴ民主共和国が世界の約7割を産出しています。
シェア: コンゴ民主共和国が約70%、オーストラリアが約15%、キューバが約5%のシェアを占めています。
ニッケル
産地: インドネシア、フィリピン、ロシアなどが主要な産地です。
シェア: インドネシアが約37%、フィリピンが約13%、ロシアが約10%のシェアを占めています。
マンガン
産地: 南アフリカ共和国、オーストラリア、中国などが主要な産地です。
シェア: 南アフリカ共和国が約38%、オーストラリアが約16%、中国が約10%のシェアを占めています。
アルミニウム
産地: オーストラリア、中国、インドなどが主要な産地です。
シェア: オーストラリアが約28%、中国が約17%、インドが約6%のシェアを占めています。
グラファイト
産地: 中国が世界の約7割を産出しています。
シェア: 中国が約68%、ブラジルが約8%、モザンビークが約7%のシェアを占めています。
シリコン
産地: 中国が世界の約6割を産出しています。
シェア: 中国が約60%、ロシアが約10%、アメリカが約9%のシェアを占めています。
硫黄
産地: 中国、アメリカ、ロシアなどが主要な産地です。
シェア: 中国が約18%、アメリカが約13%、ロシアが約11%のシェアを占めています。
ランタン
産地: 中国が世界の約9割を産出しています。
シェア: 中国が約90%、ミャンマーが約5%、アメリカが約2%のシェアを占めています。
ジルコニウム
産地: オーストラリア、南アフリカ共和国、中国などが主要な産地です。
シェア: オーストラリアが約35%、南アフリカ共和国が約28%、中国が約8%のシェアを占めています。
ポイント
個体電池の基幹素材となるリチウム、コバルト、ニッケルなどは、特定の国に偏在している場合があり、供給リスクが懸念されています。
中国は、多くの素材において高いシェアを占めており、その動向が市場に大きな影響を与える可能性があります。
今後、個体電池の需要が高まるにつれて、これらの素材の需給バランスが逼迫し、価格が高騰する可能性も考えられます。
日本が主導権を握るための戦略的な動きとしては、以下の点が考えられます。
1. 技術開発力の強化
材料技術:
固体電解質: 硫化物系では日本企業が先行していますが、更なる高性能化、低コスト化、量産化技術の確立が必要です。酸化物系やポリマー系でも、世界をリードする技術開発が必要です。
正極・負極材: 高容量化、長寿命化、安全性の向上など、常に世界をリードする材料技術の開発が必要です。
電池製造技術:
全固体電池の製造プロセスは、従来のリチウムイオン電池とは異なるため、新たな製造技術の開発が不可欠です。特に、固体電解質と電極の界面制御技術は重要となります。
生産効率の向上やコスト削減を実現する革新的な製造技術の開発も必要です。
2. 資源確保戦略
国内資源の活用:
日本近海には、レアアースやコバルトなどの重要資源が眠っている可能性があります。海底資源探査技術の開発や、採掘・精錬技術の確立を推進する必要があります。
リサイクル技術の高度化により、使用済み製品から重要資源を回収し、再利用する仕組みを構築する必要があります。
海外資源との連携:
特定国への依存度を軽減するため、資源保有国との戦略的なパートナーシップを構築し、安定供給体制を確保する必要があります。
資源開発プロジェクトへの参画や、技術協力を通じて、資源確保の機会を拡大する必要があります。
3. 国際連携と標準化
国際共同研究:
世界の研究機関や企業との共同研究を通じて、技術開発を加速させ、国際的な競争力を強化する必要があります。
特に、欧米やアジアの新興国との連携を強化し、技術交流や人材育成を促進する必要があります。
標準化活動:
全固体電池の安全性や性能に関する国際標準の策定を主導し、市場における優位性を確保する必要があります。
日本発の技術を国際標準に反映させることで、グローバル市場でのプレゼンスを高めることができます。
4. 産業基盤の強化
人材育成:
全固体電池の研究開発や製造に必要な高度な人材を育成する必要があります。大学や研究機関との連携を強化し、産学連携による人材育成プログラムを拡充する必要があります。
サプライチェーンの構築:
材料メーカー、電池メーカー、自動車メーカーなどが連携し、強固なサプライチェーンを構築する必要があります。
中小企業の技術力も活用し、国内産業全体の底上げを図る必要があります。
投資促進:
全固体電池関連の研究開発や設備投資に対する政府支援や税制優遇措置を拡充し、民間投資を促進する必要があります。
ベンチャー企業の育成や、海外企業の誘致なども積極的に進める必要があります。
5. 政策支援
長期的な戦略策定:
政府は、全固体電池産業の育成に向けた長期的な戦略を策定し、官民一体となって取り組みを進める必要があります。
技術開発、資源確保、人材育成、国際連携など、多岐にわたる政策を総合的に展開する必要があります。
規制緩和:
全固体電池の開発や実用化を促進するため、関連する規制を緩和したり、新たな制度を整備する必要があります。
特に、安全性評価や認証制度については、国際的な動向を踏まえつつ、迅速かつ柔軟に対応する必要があります。
Considerations for solid-state batteries
Solid-state batteries are a next-generation battery technology that changes the electrolyte of conventional lithium-ion batteries from liquid to solid. Let's take a closer look at its features and the latest trends.
Features
High energy density: By using solid electrolytes, more electrode material can be filled, so energy density can be increased compared to lithium-ion batteries. This is expected to extend the range of electric vehicles (EVs) and the operating time of small devices such as smartphones.
High safety: Conventional liquid electrolytes are flammable and there is a risk of leakage and fire. On the other hand, solid electrolytes are non-flammable and there is no risk of leakage. This is expected to significantly improve the safety of batteries.
Long life: Solid electrolytes are less susceptible to deterioration than liquid electrolytes, so battery life can be extended. This is expected to reduce the frequency of battery replacement in EVs and extend the replacement cycle for smartphones.
Possibility of rapid charging: Some solid electrolytes have the potential for rapid charging due to their high lithium-ion conductivity. This is expected to significantly shorten the charging time of EVs and improve convenience.
Latest trends
Advances in material development: Various solid electrolyte materials are being researched, with sulfide-based, oxide-based, and polymer-based materials attracting attention. Each has its own characteristics, and the optimal material is selected for each application.
Efforts toward practical use of all-solid-state batteries: Automobile manufacturers and battery manufacturers are accelerating research and development toward practical use of all-solid-state batteries. Some companies are aiming for practical use in the late 2020s.
Installation in EVs: All-solid-state batteries are expected to contribute greatly to extending the driving range of EVs and shortening charging times, and many automakers are considering installing them in EVs.
Application to small devices: All-solid-state batteries can be made smaller and lighter, and are expected to be applied to small devices such as smartphones and drones.
Challenges and prospects: There are still several challenges to be overcome before all-solid-state batteries can be put to practical use. For example, reducing the interfacial resistance between the solid electrolyte and the electrode, reducing manufacturing costs, and establishing large-scale production technology. However, by overcoming these challenges, all-solid-state batteries have the potential to greatly change our lives.
The raw materials for solid-state batteries vary depending on the type, but we will explain the main materials and their production status.
Main raw materials
Solid electrolyte
Sulfide-based: lithium sulfide, lithium phosphate, etc.
Oxide-based: lithium, lanthanum, zirconium, etc.
Polymer-based: polyethylene oxide, lithium salt, etc.
Positive electrode
Lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt manganese oxide (NCM), lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA), lithium iron phosphate (LFP), etc.
Negative electrode
Graphite, silicon, lithium metal, etc.
Production status
Solid electrolyte
Sulfide-based: Japanese companies (Toyota Motor Corporation, Idemitsu Kosan, etc.) and Korean companies (Samsung SDI, etc.) are leading the development.
Oxide-based: Japanese companies (Murata Manufacturing, TDK, etc.) and Chinese companies (Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL), etc.) are leading the development.
Polymer-based: French companies (such as Bollore) and American companies (such as Solid Power) are leading the development.
Cathode and anode
Cathode material: Chinese companies (such as CATL and BYD) account for the majority of the global market share.
Anode material: Japanese companies (such as Hitachi Chemical and Mitsubishi Chemical) and Chinese companies are the main suppliers.
Production ratio
Solid electrolyte
Sulfide-based: Currently in the development stage, the exact production ratio is unknown.
Oxide-based: Currently in the development stage, the exact production ratio is unknown.
Polymer-based: Currently in the development stage, the exact production ratio is unknown.
Cathode and anode
Cathode material: Chinese companies account for about 70% of the market share.
Anode material: Japanese and Chinese companies each account for about 30% of the market share.
Future outlook
Solid electrolyte: Currently in the development stage, and the issues are establishing mass production technology and reducing costs. As mass production progresses, the production ratio is expected to change in the future.
Cathode/Anode: Chinese companies are leading the market, but Japanese companies are also developing technology, and competition is intensifying.
Major materials and their production areas/shares
Lithium
Production areas: Australia, Chile, China, etc. are the main production areas.
Share:
Ore-based: Australia has a share of about 47%, Chile has a share of about 25%, and China has a share of about 17%.
Production volume-based: Australia has a share of about 55%, Chile has a share of about 23%, and China has a share of about 10%.
Cobalt
Production areas: The Democratic Republic of the Congo produces about 70% of the world's cobalt.
Share: The Democratic Republic of the Congo has a share of about 70%, Australia has a share of about 15%, and Cuba has a share of about 5%.
Nickel
Production areas: Indonesia, the Philippines, Russia, etc. are the main production areas.
Market share: Indonesia accounts for about 37%, the Philippines for about 13%, and Russia for about 10%.
Manganese
Production area: South Africa, Australia, and China are the main producers.
Market share: South Africa accounts for about 38%, Australia for about 16%, and China for about 10%.
Aluminum
Production area: Australia, China, and India are the main producers.
Market share: Australia accounts for about 28%, China for about 17%, and India for about 6%.
Graphite
Production area: China produces about 70% of the world's graphite.
Market share: China accounts for about 68%, Brazil for about 8%, and Mozambique for about 7%.
Silicon
Production area: China produces about 60% of the world's graphite.
Market share: China accounts for about 60%, Russia for about 10%, and the United States for about 9%.
Sulfur
Origin: China, the United States, Russia, etc. are the main producers.
Share: China accounts for about 18%, the United States for about 13%, and Russia for about 11%.
Lanthanum
Origin: China produces about 90% of the world's production.
Share: China accounts for about 90%, Myanmar for about 5%, and the United States for about 2%.
Zirconium
Origin: Australia, South Africa, China, etc. are the main producers.
Share: Australia accounts for about 35%, South Africa for about 28%, and China for about 8%.
Points
Lithium, cobalt, nickel, etc., which are the core materials of solid-state batteries, are sometimes concentrated in certain countries, and supply risks are a concern.
China accounts for a high share of many materials, and its trends may have a significant impact on the market.
As the demand for solid-state batteries increases in the future, the supply and demand balance of these materials may become tighter, and prices may rise.
The following points are considered as strategic moves for Japan to take the lead.
Strengthening technological development capabilities
Materials technology:
Solid electrolytes: Japanese companies are ahead in sulfide-based systems, but further improvements in performance, cost reduction, and mass production technology are necessary. Oxide-based and polymer-based systems also require world-leading technological development.
Positive and negative electrode materials: The development of world-leading material technology is necessary, including higher capacity, longer life, and improved safety.
Battery manufacturing technology:
The manufacturing process for all-solid-state batteries is different from that of conventional lithium-ion batteries, so the development of new manufacturing technologies is essential. In particular, interface control technology between solid electrolytes and electrodes is important.
It is also necessary to develop innovative manufacturing technologies that improve production efficiency and reduce costs.
Resource securing strategy
Utilization of domestic resources:
Important resources such as rare earths and cobalt may lie dormant in the seas near Japan. It is necessary to promote the development of seabed resource exploration technology and the establishment of mining and refining technologies.
It is necessary to build a system for recovering and reusing important resources from used products by improving recycling technology.
Cooperation with overseas resources:
In order to reduce dependence on specific countries, it is necessary to build strategic partnerships with resource-rich countries and ensure a stable supply system.
It is necessary to expand opportunities to secure resources through participation in resource development projects and technical cooperation.
International collaboration and standardization
International joint research:
It is necessary to accelerate technological development and strengthen international competitiveness through joint research with research institutes and companies around the world.
In particular, it is necessary to strengthen collaboration with emerging countries in Europe, the United States, and Asia, and promote technical exchanges and human resource development.
Standardization activities:
It is necessary to take the lead in formulating international standards for the safety and performance of all-solid-state batteries and ensure an advantage in the market.
By reflecting Japanese technology in international standards, it is possible to increase our presence in the global market.
Strengthening the industrial base
Human resource development:
It is necessary to develop highly skilled human resources necessary for research, development, and manufacturing of all-solid-state batteries. It is necessary to strengthen collaboration with universities and research institutes and expand human resource development programs through industry-academia collaboration.
Building a supply chain:
Material manufacturers, battery manufacturers, automobile manufacturers, etc. need to work together to build a strong supply chain.
The technological capabilities of small and medium-sized enterprises should also be utilized to raise the overall domestic industry.
Promoting investment:
It is necessary to expand government support and tax incentives for R&D and capital investment related to solid-state batteries, and promote private investment.
It is also necessary to actively foster venture companies and attract overseas companies.
Policy support
Formulating a long-term strategy:
The government needs to formulate a long-term strategy for developing the solid-state battery industry and work together with the public and private sectors to advance the initiative.
It is necessary to comprehensively develop a wide range of policies, including technology development, resource acquisition, human resource development, and international collaboration.
Deregulation:
In order to promote the development and practical application of solid-state batteries, it is necessary to relax related regulations and establish new systems.
In particular, it is necessary to respond quickly and flexibly to safety evaluation and certification systems while taking into account international trends.
개인 배터리에 대한 고찰
개인 전지는 기존의 리튬 이온 전지의 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 차세대 전지 기술입니다. 그 특징과 최신 트렌드를 자세히 살펴 보겠습니다.
특징
높은 에너지 밀도: 고체 전해질을 사용하면 더 많은 전극 재료를 채울 수 있으므로 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 밀도를 높일 수 있습니다. 이에 따라 전기자동차(EV)의 항속거리 연장과 스마트폰 등 소형 디바이스의 구동시간 연장이 기대된다.
높은 안전성 : 전통적인 액체 전해질은 가연성이었으며 액체 누출과 발화의 위험이있었습니다. 한편, 고체 전해질은 불연성이며, 액체 누출의 위험도 없다. 이로 인해 배터리 안전성이 크게 향상될 것으로 기대됩니다.
긴 수명: 고체 전해질은 액체 전해질에 비해 열화하기 어렵기 때문에 배터리 수명을 연장할 수 있습니다. 이를 통해 EV의 배터리 교체 빈도를 줄이고 스마트폰 교체주기를 늘릴 것으로 기대됩니다.
급속 충전 가능성: 일부 고체 전해질은 리튬 이온의 전도도가 높기 때문에 급속 충전의 가능성이 있습니다. 이로 인해 EV 충전 시간이 크게 단축되고 편의성이 향상될 것으로 기대된다.
최신 트렌드
재료 개발의 진전: 다양한 고체 전해질 재료가 연구되고 있으며, 황화물계, 산화물계, 폴리머계 등이 주목받고 있습니다. 각각에 특징이 있으며, 용도에 맞는 최적의 재료가 선택되어 있습니다.
전고체 전지의 실용화를 위한 대처: 자동차 메이커나 전지 메이커가, 전고체 전지의 실용화를 위한 연구 개발을 가속화하고 있습니다. 일부에서는 2020년대 후반 실용화를 목표로 하는 기업도 있습니다.
EV에 탑재: 전고체 전지는 EV의 항속 거리 연장과 충전 시간 단축에 크게 기여할 것으로 기대되고 있으며, 많은 자동차 메이커가 EV에 탑재를 검토하고 있습니다.
소형 디바이스에의 응용: 전고체 전지는 소형화·경량화가 가능하며, 스마트폰이나 드론 등의 소형 디바이스에의 응용도 기대되고 있습니다.
과제와 전망 : 전체 고체 배터리의 실용화에는 여전히 몇 가지 과제가 남아 있습니다. 예를 들어, 고체 전해질과 전극의 계면 저항 감소, 제조 비용 절감, 대규모 생산 기술 확립 등이 있습니다. 그러나 이러한 과제를 극복함으로써, 전고체 전지는 우리의 삶을 크게 바꿀 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
개체 전지의 원재료는 그 종류에 따라 다르지만, 주요 재료와 그 생산 상황에 대해 설명합니다.
주요 원재료
고체 전해질
황화물계: 황화리튬, 인산리튬 등
산화물 시스템: 리튬, 란탄, 지르코늄 등
중합체 시스템: 폴리에틸렌 옥사이드, 리튬 염 등
양극
리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물(NCM), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(NCA), 리튬 철 인산염(LFP) 등
음극
흑연, 실리콘, 리튬 금속 등
생산 상황
고체 전해질
황화물계: 일본 기업(도요타 자동차, 이데미츠 코산 등)과 한국 기업(삼성 SDI 등)이 개발을 선도하고 있습니다.
산화물계: 일본 기업(무라타 제작소, TDK 등)과 중국 기업(녕덕시대 신능원과기(CATL) 등)이 개발을 선도하고 있습니다.
폴리머계: 프랑스 기업(보롤레 등)과 미국 기업(솔리드 파워 등)이 개발을 선도하고 있습니다.
양극·음극
양극재: 중국 기업(CATL, 比亚迪(BYD) 등)이 세계 점유율의 대부분을 차지하고 있습니다.
부극재: 일본 기업(히타치 화성, 미쓰비시 케미컬 등)과 중국 기업이 주요 공급원이 되고 있습니다.
생산 비율
고체 전해질
황화물 시스템 : 개발 단계이며 명확한 생산 비율은 알려지지 않았습니다.
산화물 시스템: 개발 단계이며 명확한 생산 비율은 알 수 없습니다.
폴리머 시스템 : 개발 단계이며 명확한 생산 비율은 알려지지 않았습니다.
양극·음극
양극재: 중국 기업이 약 70%의 점유율을 차지하고 있습니다.
부극재: 일본 기업과 중국 기업이 각각 약 30%의 점유율을 차지하고 있습니다.
향후 전망
고체 전해질: 현재는 개발 단계이며 양산 기술의 확립과 비용 절감이 과제가 되고 있습니다. 앞으로 양산화가 진행됨에 따라 생산 비율도 변화할 것으로 생각됩니다.
양극·음극: 중국 기업이 시장을 선도하고 있지만, 일본 기업도 기술 개발을 진행하고 있어 경쟁이 격화하고 있습니다.
주요 소재와 그 산지 · 점유율
리튬
산지: 호주, 칠레, 중국 등이 주요 산지입니다.
공유:
광석 기반: 호주는 약 47%, 칠레는 약 25%, 중국은 약 17%의 점유율을 차지합니다.
생산량 기준: 호주 약 55%, 칠레 약 23%, 중국 약 10% 점유율을 차지합니다.
코발트
산지: 콩고민주공화국이 세계의 약 70%를 산출하고 있습니다.
점유율 : 콩고 민주 공화국이 약 70 %, 호주가 약 15 %, 쿠바가 약 5 %의 점유율을 차지합니다.
니켈
산지: 인도네시아, 필리핀, 러시아 등이 주요 산지입니다.
점유율 : 인도네시아 약 37 %, 필리핀 약 13 %, 러시아 약 10 % 점유율을 차지합니다.
망간
산지: 남아프리카 공화국, 호주, 중국 등이 주요 산지입니다.
점유율 : 남아프리카 공화국 약 38 %, 호주 약 16 %, 중국 약 10 % 점유율을 차지합니다.
알루미늄
산지: 호주, 중국, 인도 등이 주요 산지입니다.
점유율 : 호주 약 28 %, 중국 약 17 %, 인도 약 6 % 점유율을 차지합니다.
흑연
산지: 중국이 세계의 약 70%를 산출하고 있습니다.
점유율 : 중국은 약 68 %, 브라질은 약 8 %, 모잠비크는 약 7 %의 점유율을 차지합니다.
실리콘
산지: 중국이 세계의 약 60%를 산출하고 있습니다.
점유율 : 중국은 약 60 %, 러시아는 약 10 %, 미국은 약 9 %의 점유율을 차지합니다.
유황
산지: 중국, 미국, 러시아 등이 주요 산지입니다.
점유율 : 중국은 약 18 %, 미국은 약 13 %, 러시아는 약 11 %의 점유율을 차지합니다.
랜턴
산지: 중국이 세계의 약 90%를 산출하고 있습니다.
점유율 : 중국은 약 90 %, 미얀마는 약 5 %, 미국은 약 2 %의 점유율을 차지합니다.
지르코늄
산지: 호주, 남아프리카 공화국, 중국 등이 주요 산지입니다.
점유율 : 호주 약 35 %, 남아프리카 공화국 약 28 %, 중국 약 8 % 점유율을 차지합니다.
포인트
개체 전지의 핵심 소재가 되는 리튬, 코발트, 니켈 등은 특정 국가에 편재되어 있을 수 있으며 공급 위험이 우려되고 있습니다.
중국은 많은 소재에서 높은 점유율을 차지하고 있으며 그 동향이 시장에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
향후, 개인전지의 수요가 높아짐에 따라, 이러한 소재의 수급 밸런스가 박박해, 가격이 상승할 가능성도 생각할 수 있습니다.
일본이 주도권을 잡기 위한 전략적인 움직임으로는 다음과 같은 점을 생각할 수 있습니다.
기술개발력 강화
재료 기술:
고체 전해질: 황화물계에서는 일본 기업이 선행하고 있습니다만, 한층 더 고성능화, 저비용화, 양산화 기술의 확립이 필요합니다. 산화물계나 폴리머계에서도 세계를 선도하는 기술개발이 필요합니다.
정극·음극재: 고용량화, 장수명화, 안전성의 향상 등, 항상 세계를 선도하는 재료 기술의 개발이 필요합니다.
배터리 제조 기술:
전고체 전지의 제조 공정은 기존의 리튬 이온 전지와 다르기 때문에 새로운 제조 기술의 개발이 필수적입니다. 특히 고체 전해질과 전극의 계면 제어 기술이 중요합니다.
생산 효율을 높이고 비용 절감을 실현하는 혁신적인 제조 기술 개발도 필요합니다.
자원 확보 전략
국내 자원 활용 :
일본 근해에는 희토류와 코발트 등의 중요한 자원이 잠들 수 있습니다. 해저자원탐사기술의 개발과 채굴·정련기술의 확립을 추진할 필요가 있습니다.
재활용 기술의 고도화로 인해 사용된 제품에서 중요한 자원을 회수하고 재사용하는 메커니즘을 구축해야 합니다.
해외 자원과의 협력 :
특정 국가에 대한 의존도를 줄이기 위해 자원 보유국과의 전략적 파트너십을 구축하고 안정적인 공급 체제를 확보해야 합니다.
자원 개발 프로젝트에 참여하고 기술 협력을 통해 자원 확보 기회를 확대해야합니다.
국제 연계와 표준화
국제 공동 연구 :
세계 연구기관과 기업과의 공동 연구를 통해 기술 개발을 가속화하고 국제 경쟁력을 강화해야 합니다.
특히 서양과 아시아의 신흥국과의 연계를 강화하고 기술교류와 인재육성을 촉진할 필요가 있습니다.
표준화 활동:
전고체 전지의 안전성과 성능에 관한 국제 표준의 수립을 주도하고, 시장에 있어서의 우위성을 확보할 필요가 있습니다.
일본발 기술을 국제표준에 반영함으로써 글로벌 시장에서의 프레즌스를 높일 수 있습니다.
산업 기반 강화
인재육성:
전고체 전지의 연구개발 및 제조에 필요한 고도의 인재를 육성할 필요가 있습니다. 대학이나 연구기관과의 제휴를 강화하고, 산학 제휴에 의한 인재육성 프로그램을 확충할 필요가 있습니다.
공급망 구축:
재료 메이커, 배터리 메이커, 자동차 메이커 등이 연계하여 견고한 공급망을 구축할 필요가 있습니다.
중소기업의 기술력도 활용하여 국내산업 전체의 인상을 도모할 필요가 있습니다.
투자 촉진:
전고체전지 관련 연구개발과 설비투자에 대한 정부지원과 세제우대조치를 확충하고 민간투자를 촉진할 필요가 있습니다.
벤처기업의 육성이나 해외기업의 유치 등도 적극적으로 진행할 필요가 있습니다.
정책 지원
장기적인 전략 수립:
정부는 전고체 전지산업의 육성을 위한 장기적인 전략을 책정하고 관민 일체가 되어 대처를 진행할 필요가 있습니다.
기술개발, 자원확보, 인재육성, 국제연계 등 다양한 정책을 종합적으로 전개할 필요가 있습니다.
규제 완화:
전고체 전지의 개발과 실용화를 촉진하기 위해 관련 규제를 완화하거나 새로운 제도를 정비할 필요가 있습니다.
특히 안전성 평가 및 인증 제도에 대해서는 국제적인 동향을 바탕으로 신속하고 유연하게 대응할 필요가 있습니다.
关于固态电池的思考
固态电池是下一代电池技术，它将传统锂离子电池中的电解质从液体变为固体。让我们仔细看看它的功能和最新趋势。
特点
更高的能量密度：使用固体电解质可以装载更多的电极材料，与锂离子电池相比，能量密度更高。预计这将延长电动汽车（EV）的续航里程和智能手机等小型设备的运行时间。
安全性高：传统液体电解质易燃，存在泄漏和火灾风险。另一方面，固体电解质不易燃，不存在泄漏风险。预计这将显着提高电池安全性。
更长的使用寿命：固体电解质比液体电解质更不易降解，这可以延长电池的使用寿命。预计这将减少电动汽车电池更换频率并延长智能手机的更换周期。
快速充电潜力：一些固体电解质由于其高锂离子电导率而具有快速充电潜力。预计这将显着缩短电动汽车充电时间并提高便利性。
最新趋势
材料开发进展：各种固体电解质材料正在研究中，其中硫化物基、氧化物基和聚合物基材料引起关注。每种类型都有自己的特点，根据应用选择最合适的材料。
努力实现全固态电池的实用化：汽车和电池制造商正在加快全固态电池实用化的研发。一些公司的目标是在 2020 年代末实现商业化。
安装在电动汽车上：全固态电池预计将极大地有助于延长电动汽车的续航里程和缩短充电时间，许多汽车制造商正在考虑将其安装在电动汽车上。
应用于小型设备：全固态电池可以做得更小、更轻，有望应用于智能手机、无人机等小型设备。
挑战与前景：固态电池的实际应用仍存在一些挑战。例子包括降低固体电解质和电极之间的界面电阻、降低制造成本以及建立大规模生产技术。然而，通过克服这些挑战，全固态电池有可能显着改变我们的生活。
固态电池的原材料根据类型的不同而有所不同，但我们将解释主要材料及其生产状况。
主要原料
固体电解质
硫化物类：硫化锂、磷酸锂等。
氧化物：锂、镧、锆等。
聚合物基：聚环氧乙烷、锂盐等
正极
钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（NCM）、镍钴铝酸锂（NCA）、磷酸铁锂（LFP）等。
负极
石墨、硅、金属锂等
生产状况
固体电解质
硫化物系：日本企业（丰田汽车、出光兴产等）、韩国企业（三星SDI等）引领发展。
氧化物基：日本企业（村田制作所、TDK等）和中国企业（宁德时代新能源科技（CATL）等）引领发展。
以聚合物为基础：法国公司（如Bollore）和美国公司（如Solid Power）正在引领发展。
正极/负极
正极材料：中国企业（宁德时代、比亚迪等）占据全球大部分市场份额。
负极材料：日本企业（日立化学、三菱化学等）和中国企业是主要供应商。
生产比例
固体电解质
硫化物型：处于开发阶段，确切的生产率未知。
氧化物类型：在开发阶段，确切的生产率未知。
基于聚合物：在开发阶段，确切的生产率未知。
正极/负极
正极材料：中国企业占据约70%的市场份额。
负极材料：日本和中国企业各占30%左右的份额。
前景
固体电解质：目前处于开发阶段，面临的挑战是建立量产技术和降低成本。未来，随着量产的进展，生产比例预计将发生变化。
正极/负极：中国企业引领市场，但日本企业也在推进技术开发，竞争加剧。
主要材料及其产地/份额
锂
产地：澳大利亚、智利、中国为主要产地。
分享：
矿石基地：澳大利亚约占47%，智利约25%，中国约17%。
按产量计算：澳大利亚约占55%，智利约占23%，中国约占10%。
钴
产地：刚果民主共和国的产量约占世界产量的 70%。
份额：刚果民主共和国约占70%，澳大利亚约占15%，古巴约占5%。
镍
产地：印度尼西亚、菲律宾、俄罗斯等为主要产地。
份额：印度尼西亚约占37%，菲律宾约占13%，俄罗斯约占10%。
锰
产地：主要产地包括南非、澳大利亚、中国。
份额：南非份额约为38%，澳大利亚份额约为16%，中国份额约为10%。
铝
产地：澳大利亚、中国、印度是主要产地。
份额：澳大利亚份额约为28%，中国份额约为17%，印度份额约为6%。
石墨
产地：中国产量约占世界产量的70%。
份额：中国约占68%，巴西约8%，莫桑比克约7%。
硅
产地：中国产量约占世界产量的60%。
份额：中国份额约为60%，俄罗斯份额约为10%，美国份额约为9%。
硫
产地：主要产地为中国、美国、俄罗斯。
份额：中国份额约为18%，美国份额约为13%，俄罗斯份额约为11%。
镧
产地：中国生产约占世界产量的90%。
份额：中国份额约为90%，缅甸份额约为5%，美国份额约为2%。
锆
产地：澳大利亚、南非、中国是主要产地。
份额：澳大利亚份额约为35%，南非份额约为28%，中国份额约为8%。
观点
作为固态电池核心材料的锂、钴、镍等有时在某些国家分布不均，存在供应风险担忧。
中国在许多材料方面拥有很高的市场份额，其趋势可以对市场产生重大影响。
未来随着固态电池需求的增加，这些材料的供需平衡可能会变得更加紧张，价格可能会飙升。
以下几点可以视为日本领先的战略举措。
1、加强技术开发能力
材料技术：
固体电解质：日本企业在硫化物类产品方面处于领先地位，但有必要进一步提高性能、降低成本并建立量产技术。氧化物和聚合物系统也需要世界领先的技术开发。
正极/负极材料：需要不断开发世界领先的材料技术，以实现更高的容量、更长的寿命和更高的安全性。
电池制造技术：
全固态电池的制造工艺与传统锂离子电池不同，因此开发新的制造技术至关重要。特别是固体电解质和电极之间的界面控制技术非常重要。
还需要开发创新的制造技术，提高生产效率并降低成本。
资源保障策略
国内资源利用：
日本周边海域可能蕴藏着稀土、钴等重要资源。要推动海底资源勘探技术发展和采矿提炼技术建立。
随着回收技术的进步，有必要建立一个系统来回收和再利用废旧产品中的重要资源。
海外资源合作：
为了减少对特定国家的依赖，需要与资源丰富的国家建立战略伙伴关系，确保稳定的供应体系。
我们需要通过参与资源开发项目和技术合作来扩大获得资源的机会。
国际协作和标准化
国际联合研究：
我们要通过与世界各地科研机构和企业的联合研究，加快技术发展，增强国际竞争力。
特别是要加强与欧洲、美国、亚洲新兴国家的合作，促进技术交流和人力资源开发。
标准化活动：
我们需要牵头制定固态电池安全和性能的国际标准，以确保我们在市场上的竞争优势。
通过将日本技术纳入国际标准，我们可以提高我们在全球市场的影响力。
四、强化产业基础
人力资源开发：
需要培养全固态电池研究、开发和制造所需的高水平人力资源。我们要加强与大学、科研院所的合作，通过产学合作扩大人力资源开发项目。
构建供应链：
材料制造商、电池制造商、汽车制造商等需要共同努力，打造强大的供应链。
要发挥中小企业的技术能力，提高国内产业整体水平。
招商引资：
要扩大对固态电池相关研发和资本投入的政府支持和税收优惠，鼓励民间投资。
我们还要积极培育创业企业，吸引海外企业。
5、政策支持
长期战略发展：
政府需要制定培育固态电池产业的长期战略，公共和私营部门需要共同努力推进这一举措。
我们需要全面制定广泛的政策，包括技术开发、资源保障、人力资源开发和国际合作。
放松管制：
为了促进全固态电池的开发和商业化，需要放宽相关法规并开发新的系统。
特别是要结合国际趋势，对安全评估和认证体系做出快速、灵活的反应。