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  • 2024/05/16 掲載

LFP電池とは何かをわかりやすく解説、先行する中国勢に「トヨタ・日産」はどう対抗?

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EVのバッテリーは、ニッケル、マンガン、コバルトといったレアメタルを使用するリチウムイオン二次電池が主流ですが、近年、急速にシェアを拡大しているのがLFP電池(リン酸鉄リチウムイオン電池)です。LFP電池とは、希少なレアメタルを使用するのではなく、安価なリン酸鉄を使用する電池です。市場に登場した当初は中国メーカーが自国向けEVに供給する程度でしたが、昨今はテスラやトヨタなど欧米や日本での導入も活発化しています。そこでLFP電池とは何か、そのメリットやデメリット、各メーカーの動向などについてわかりやすく解説します。
執筆:元技術系公務員ライター 和地 慎太郎(わち・しんたろう)

執筆:元技術系公務員ライター 和地 慎太郎(わち・しんたろう)

東北大学大学院応用化学修了後、大手製造業で電子材料などの製造開発に従事。その後、地方公務員の化学技術職として採用され、製造業者などさまざまな企業に対し、工場排水や廃棄物処理などの環境法令に関する実務を主に担当。公害防止管理者や廃棄物処理施設技術管理者などの国家資格を保有。2022年からフリーライターに転身し、環境ジャンルの専門性や、製造業と公務員のバックグラウンドを生かし、webメディアや企業サイトの記事などの執筆を行う。

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LFP電池とは何か
(Photo/Shutterstock.com)

LFP電池とは何か

 LFP電池(リン酸鉄リチウムイオン電池)とは、正極材がリチウム(Li)、鉄(Fe)、リン(P)から構成されるリチウムイオン二次電池です。安価で安定性の高いリン酸鉄(LiFePO4)が用いられ、レアメタルを使用しません。

 現在、EVのバッテリーで主流なのは、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)を正極材に使用した「三元系(NMC)」とよばれるリチウムイオン二次電池です(図1)。

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図1:LFP電池と三元系電池
ニッケル協会より編集部作成)

 しかし、中国では近年、EVバッテリーの主流が三元系電池からLFP電池に移り変わっています。さらにテスラやステランティス、トヨタや日産などもLFP電池の導入を進めており、今やEVバッテリーとして大きな注目を集める存在となりました。

LFP電池のメリット、三元系と比較

 LFP電池は三元系電池と比べ、どのようなメリットがあるのでしょうか。

(1)レアメタルを使用しない
 LFP電池はニッケルやコバルトなどのレアメタルを使用しないため、原料費高騰や原料調達リスクを軽減することができます。リンや鉄は、レアメタルと比べて自然界に広く存在しており、埋蔵量も豊富な物質です。

 レアメタルの採掘にあたっては、環境汚染や労働問題が懸念されています。特にコバルトは世界の70%以上がアフリカのコンゴで産出されていますが、一部の採掘場では、水や土壌、大気などの環境汚染に加え、非人道的な労働が問題視されています。

 こうした背景から、大手企業の間では、コバルトの調達先をモロッコやオーストラリアに切り替えたり、コバルトの使用量を削減する動きがあります。レアメタルを使用しないメリットは非常に大きいと言えます。

(2)火災リスクが低く安全性が高い
 LFP電池は熱への安定性が高いため、異常発熱や発火、火災のリスクが低い特徴があります。一般的に、三元系電池は高温環境下では劣化が起こりやすく、発火や爆発のリスクが高いと言われています。しかしLFP電池は、酸素とリンの結合が強いため、高温環境下でも安定して動作し、安全に利用することができます。

(3)寿命が長い
 LFP電池は、耐用年数が長いという特徴があります。蓄電池は充放電を繰り返すことで劣化が進みますが、LFP電池は三元系電池の倍以上の寿命があると言われています。

 頻繁な充放電サイクルを繰り返すEVや電力貯蔵システム(ESS)などにおいて、長期的なコスト削減にもつながることが期待されています。

LFP電池のデメリット

 LFP電池は三元系電池と比べると、エネルギー密度が低いため、EVの場合、航続距離が短くなるという課題があります。三元系電池と同じエネルギーの容量を得るためには、より多くの体積が必要です。

 そのため以前は、瞬間的に大きなパワーを要するEV向けには適さないとされていました。しかし、近年の進化が目覚ましく、LFP電池のエネルギー密度の低さは大きく改善されてきています。 【次ページ】トヨタや日産はどう対抗?

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