スマホや携帯バッテリーなどで起こるバッテリーの膨張や発火! EVやPHVの「電池」は安全?

「リチウム」を含有した複数金属の「配合」にポイントがある

 電動車両の増加によって、搭載されるリチウムイオンバッテリーの危険性を懸念する人があるかもしれない。なぜなら、携帯機器を含め、発熱等による膨張や発火の事故が伝えられてきたからだ。もし、クルマでそのような事故が起きたら大変である。

 しかし、リチウムイオンバッテリーの正極(プラス電極)に使われるリチウム金属には種類があり、すべてが危険というわけではない。クルマで使われるリチウム金属は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、そしてマンガン酸リチウムという金属リチウムを適切に配合して作られている。

 このうち、コバルト酸リチウムは、リチウムの含有量が多く、携帯機器など家庭電化製品などでよく使われている。

 リチウムイオンバッテリーの充放電のしかたは、エンジン車に搭載されている鉛バッテリーや、ハイブリッド車に搭載されているニッケル水素バッテリーと異なる。鉛バッテリーやニッケル水素バッテリーは、電解液によって電極の金属が化学反応を起こし、別の物質に変化するときに出る電子のやり取りにより充放電を行う。それに対し、リチウムイオンバッテリーは、金属リチウムに含まれるリチウムを、プラス極とマイナス極を行き来させ、充放電を行うので、電極物質は変化しない。

 そこでリチウムをより多く含む金属リチウムをプラス電極に使えば、充電容量を大きくすることができ、すなわち、小さなバッテリーでも長時間使えたり、長距離を走れたりできる。

 一方で、リチウムを多く含むコバルト酸リチウムは、その結晶構造によって、リチウムを出し切ってしまうと結晶が壊れ、ショートし、発熱し、事故を誘発しかねない。これに対し、マンガン酸リチウムは結晶構造が異なることにより、万一リチウムをすべて出し切ってしまっても結晶が壊れないので、ショートしにくい。

 そのように、リチウムを含む金属でも容量の多いものや安全性の高いものを組み合わせてプラス電極を作ることにより、クルマのリチウムイオンバッテリーは安全性が高いのである。

マージンを残した制御でも安全を確保

 同時にまた、金属リチウムに含まれるリチウムをすべて出し切らないような電子制御を行うことでも安全を確保している。充電し過ぎたり、放電し過ぎたりしないようにしているのだ。そうした安全確保を視野に入れた物づくりと保守管理機能を併用することによって、安全な電動車両を開発している。

 考えてみれば、ガソリンは、化石燃料のなかでもっとも揮発性が高く、そのため発火したら爆発的に燃え広がりやすい燃料だ。そんな危険な燃料を車体に積んで走ってきたのが、これまでのガソリン車である。それを安全に利用できるように管理しているからこそ、我々は爆発の心配や不安なしにクルマを利用してきたのである。

 家庭電化製品などの事故を見て、電動車は危険ではないかなどと思ってしまうのは早合点であり、それなら、ガソリン車さえ乗っていられないはずだ。

 自動車メーカーは、そうした長所と短所を熟知したうえで、より安全な電動車開発をしているはずだ。