全固体電池：なぜ各社が開発競争に参入するのか

全固体電池とは、従来のリチウムイオン電池で使われている液体電解質を固体材料に置き換えたバッテリー技術である。

主な利点として、まず軽量化が挙げられる。液体電解質を固体に替えることで、単位エネルギーあたりの重量を削減できる可能性がある。次に安全性の向上がある。現行の液体電解質は可燃性を持つため、固体化によって発火リスクを低減できると期待されている。

記事では電池の基本原理についても詳しく解説している。電池はエネルギーを化学反応によって供給するが、そのメカニズムは電子が高い電位エネルギーから低い電位エネルギーへ移動することによるものだ。この仕組みは重力による位置エネルギーのアナロジーで説明されており、ボールが高い位置から低い位置へ転がる際に位置エネルギーが運動エネルギーや熱エネルギーに変換されるのと類似している。

化学反応においても同様で、原子内の電子配置が高エネルギー状態から低エネルギー状態へ移行する際にエネルギーが放出される。メタン（CH₄）と酸素（O₂）の燃焼反応を例に、電子の再配置によってH₂OとCO₂が生成されるプロセスが具体的に示されている。

CATL、BYD、LG Energy Solution、Samsungといった大手電池メーカーに加え、多数のスタートアップが全固体電池の実用化に向けて研究開発を加速させており、業界全体での競争が激化している。