自動車の電化と二次電池の課題
電力中央研究所 材料科学研究所主任研究員。リチウムイオン電池など、蓄電池の性能評価、劣化診断に関する研究に従事。

紀平庸男

電力中央研究所 環境科学研究所主任研究員。火力発電所の大気環境影響評価、分散型電源普及時の影響予測、都市の大気環境の研究に従事。

CO 2削減に大いに寄与する︒

を 低 減 す る こ と が で き れ ば︑効率を向上させ︑化石燃料依存度

用する電化推進によりエネルギーしている︒従って︑電動駆動を利

リンや軽油などの石油燃料に依存

大半を化石燃料︑とりわけ︑ガソ

船舶などであり︑エネルギー源の排出源は︑自動車︑鉄道︑航空︑なる︒運輸部門での主たるCO 2

排出量は国全体の排出量の ％をわが国では︑運輸部門のCO 2

動するEVの普及への期待が高ま︶︑さらには︑電気のみで駆ンパクト化などの高性能化に関すれに搭載する二次電池の軽量・コ

外でEV・PHEVの開発と︑そび︑本格的な普及に向けて︑国内術の進展もあり︑EVが脚光を浴が話題になってきた︒二次電池技

電気自動車︵EV︶の開発や導入

ウム二次電池を搭載した高性能な出を抑制できる︒最近では︑リチギーを高効率に利用し︑CO 2排集中型にシフトすることでエネル型の燃焼利用と言え︑電化により内燃機関を利用する自動車は分散からの排出が約 ％を占める ︒

図︲１に示されるように︑自動車

CO 2排出削減効果の方が大きく

ら走行までを含めたトータルでは混合利用︑電気とのハイブリッド

体や船体の軽量化︑バイオ燃料の現在︑航空と船舶の分野では︑機度の低減や省エネ化が期待できる︒

ダルシフトにより︑化石燃料依存

ハイブリッド化技術︑輸送のモー分野では︑バイオ液体燃料利用や距離輸送は夢である︒しかしこのれたエネルギーのみでの駆動・長

るかに小さく︑二次電池に充電さー密度において液体燃料よりもはは難しい︒二次電池は︑エネルギまで運搬する分野では︑電化推進

クなど︑大きな重量を一度に遠く一方︑航空や船舶︑大型トラッ

り︑そのため︑市中での急速充電

距離を数百㎞とするのは困難であ佐藤 歩を含む充電インフラ整備の推進がる研究開発が活発化している︒

池谷知彦

なる︒ただし︑車両に搭載する二運 輸 部 門 で の C O 2排 出 は︑

電力中 央研 究所﹁ 電 気 と環 境のフォーラム﹂︱運輸部門の電力化推進︱

運 輸 部門のCO 2排出削 減

電力中央研究所 材料科学研究所
上席研究員 先進機能材料領域
リーダー、工学博士。
「二次電池利
用技術」
課題責任者。

VE
Hている︒特に船舶では︑電動モー化技術による高効率化が進められっている︒

占め︑年間に約 億 千万ｔにもターを利用したハイブリッド化にックや公害問題などから︑日本でいない︒ 年代以降のオイルショてきたが︑いまだ普及には至って電池とともに技術開発が進められは︑ガソリン車なみに一充電走行

状の二次電池のエネルギー密度で小さくなる懸念がある︒また︑現量が増え︑CO 2排出削減効果が頻繁になり︑製造時のCO 2排出ができる︒さらに︑現状のHEV

高効率な燃料消費で走行すること

生や高低負荷時のアシストにより︑貴重な化石燃料のより高効率なて︑産官学が一体となって︑二次

e
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d
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b
y
H

ンジンの製造に比べて多くなる可

設備利用率︵％︶

電動により制動時のエネルギー回
100て︑系統電源から充電して︑電動よりも搭載する電池容量を増やし

50

術では︑燃料電池の性能などに加ている︒しかし︑現状のFCV技︵ FCEV︶の実用化が進められとして燃料電池電気自動車

行し︑さらに︑急速な充填が可能を搭載して一充填で長い距離を走︵ F C V︶へ の 期 待 が あ る︒水 素を利用する燃料電池自動車

EVと並んで︑水素エネルギー

進めようとするものである︒

併せて省エネとCO 2排出削減ををして︑利便性を維持しながら︑ッド走行と︑両者の良いとこ取り

離は電動走行︑長距離はハイブリ

PHEVが提案されている︒短距

走行できる距離を長くした

0

2000
1995
1990
40

現在︑市販されているHEVは︑利用を進め︑CO 2排出削減と化もEV技術開発は進められてきてイオ燃料などを積極的に利用した電池開発やインフラ整備などが進︵ L C A︶評 価 で は︑モ ー タ ー や︒ライフサイクルアセスメント

排出量削減が期待できる︵図︲２︶

す る た め︑大 幅 な 省 エ ネ︑C O 2

源として二次電池に充電して走行

EVは︑系統電力をエネルギー

められている ︑ ︒

ハイブリッド化による電化を進めることが肝要である︒

自 動 車分野の 電化

乗用車では︑1990年代末に燃機関を組み合わせたハイブリッ

市場投入された電気︵電動︶と内︶が近年普及し︑能性がある︒一方でEVは︑系統

200
150
100
50

60
96g-CO2/km

PHEV（4kWh）
0

電池の製造時のCO 2排出が︑エCO 2排出量削減に寄与している︒

電源での発電時のCO 2排出を加124g-CO2/km50

注1）ガソリン車、HEV、EVは、「JHFC総合効率検討結果」［4］より引用。
電力の排出原単位は、420g-CO2/kWh
注2）PHEV（4kWh）:PHEVの搭載電池容量を4kWhとし、全走行距離の40％はEV走行可能（8km/kWh）として試算。

70
49g-CO2/km
EV

ド 自 動 車︵ H E V

最近は︑系統からの電力を積極的

内燃自動車よりも少なく︑製造か味した走行時のCO 2排出量は︑
：

HEV

[3]

に利用するプラグインハイブリッ
ド 自 動 車︵ P H E V

196g-CO2/km

[2]

80
ガソリン車

ている︒

石燃料の延命化を図るためには︑いるが︑いずれも実用化には至る

18.0%

電化の可能な分野では精力的に推

自家用貨物車ことはなかった︒この数年の動き必要である︒

48.9%

17.3%

は﹁三度目の正直﹂を合言葉とし

営業用貨物車

CO 2排出がゼロと見なされるバ

次電池の寿命が短いと電池交換が船舶 5.0%
タクシー 1.7%

進 し︑ 電 化 が 困 難 な 分 野 で は︑

EVは︑古くは 世紀から２次

自家用
乗用車
バス 1.8%

航空 4.2%鉄道 3.0%20より︑船体形状の自由度も上がり︑2005 （年）5より効率的な船体設計が進められ

日本

2

90

19

200

150

米国

図-2 小100型乗用車各種車両の走
行距離当たりの90
CO2排出量
走行距離当たりの CO2 排出量（g-CO2/km）

70

電気事業者
によるCO2排出量

自動車が排出量の約90%を 占 め、 そ の う
ち自家用乗用車が半分にも及ぶ

電力中央研究所 地球工学研究所主任研究員 都市・街区の屋外熱環境や室内温熱環境の数値予測、
気象予測などの研究に従事。

田村英寿
図-1 わ が 国 の運輸部門のCO2
排出量の内訳(2005年度)[1]

7回
第

[1]

[4]

（出典： 08 エネルギー・経済統計要覧）

1
2

2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

n
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P

自動車の電化と二次電池の課題
電力中央研究所 材料科学研究所主任研究員。リチウムイオン電池など、蓄電池の性能評価、劣化診断に関する研究に従事。

紀平庸男

電力中央研究所 環境科学研究所主任研究員。火力発電所の大気環境影響評価、分散型電源普及時の影響予測、都市の大気環境の研究に従事。

CO 2削減に大いに寄与する︒

を 低 減 す る こ と が で き れ ば︑効率を向上させ︑化石燃料依存度

用する電化推進によりエネルギーしている︒従って︑電動駆動を利

リンや軽油などの石油燃料に依存

大半を化石燃料︑とりわけ︑ガソ

船舶などであり︑エネルギー源の排出源は︑自動車︑鉄道︑航空︑なる︒運輸部門での主たるCO 2

排出量は国全体の排出量の ％をわが国では︑運輸部門のCO 2

動するEVの普及への期待が高ま︶︑さらには︑電気のみで駆ンパクト化などの高性能化に関すれに搭載する二次電池の軽量・コ

外でEV・PHEVの開発と︑そび︑本格的な普及に向けて︑国内術の進展もあり︑EVが脚光を浴が話題になってきた︒二次電池技

電気自動車︵EV︶の開発や導入

ウム二次電池を搭載した高性能な出を抑制できる︒最近では︑リチギーを高効率に利用し︑CO 2排集中型にシフトすることでエネル型の燃焼利用と言え︑電化により内燃機関を利用する自動車は分散からの排出が約 ％を占める ︒

図︲１に示されるように︑自動車

CO 2排出削減効果の方が大きく

ら走行までを含めたトータルでは混合利用︑電気とのハイブリッド

体や船体の軽量化︑バイオ燃料の現在︑航空と船舶の分野では︑機度の低減や省エネ化が期待できる︒

ダルシフトにより︑化石燃料依存

ハイブリッド化技術︑輸送のモー分野では︑バイオ液体燃料利用や距離輸送は夢である︒しかしこのれたエネルギーのみでの駆動・長

るかに小さく︑二次電池に充電さー密度において液体燃料よりもはは難しい︒二次電池は︑エネルギまで運搬する分野では︑電化推進

クなど︑大きな重量を一度に遠く一方︑航空や船舶︑大型トラッ

り︑そのため︑市中での急速充電

距離を数百㎞とするのは困難であ佐藤 歩を含む充電インフラ整備の推進がる研究開発が活発化している︒

池谷知彦

なる︒ただし︑車両に搭載する二運 輸 部 門 で の C O 2排 出 は︑

電力中 央研 究所﹁ 電 気 と環 境のフォーラム﹂︱運輸部門の電力化推進︱

運 輸 部門のCO 2排出削 減

電力中央研究所 材料科学研究所
上席研究員 先進機能材料領域
リーダー、工学博士。
「二次電池利
用技術」
課題責任者。

VE
Hている︒特に船舶では︑電動モー化技術による高効率化が進められっている︒

占め︑年間に約 億 千万ｔにもターを利用したハイブリッド化にックや公害問題などから︑日本でいない︒ 年代以降のオイルショてきたが︑いまだ普及には至って電池とともに技術開発が進められは︑ガソリン車なみに一充電走行

状の二次電池のエネルギー密度で小さくなる懸念がある︒また︑現量が増え︑CO 2排出削減効果が頻繁になり︑製造時のCO 2排出ができる︒さらに︑現状のHEV

高効率な燃料消費で走行すること

生や高低負荷時のアシストにより︑貴重な化石燃料のより高効率なて︑産官学が一体となって︑二次

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ンジンの製造に比べて多くなる可

設備利用率︵％︶

電動により制動時のエネルギー回
100て︑系統電源から充電して︑電動よりも搭載する電池容量を増やし

50

術では︑燃料電池の性能などに加ている︒しかし︑現状のFCV技︵ FCEV︶の実用化が進められとして燃料電池電気自動車

行し︑さらに︑急速な充填が可能を搭載して一充填で長い距離を走︵ F C V︶へ の 期 待 が あ る︒水 素を利用する燃料電池自動車

EVと並んで︑水素エネルギー

進めようとするものである︒

併せて省エネとCO 2排出削減ををして︑利便性を維持しながら︑ッド走行と︑両者の良いとこ取り

離は電動走行︑長距離はハイブリ

PHEVが提案されている︒短距

走行できる距離を長くした

0

2000
1995
1990
40

現在︑市販されているHEVは︑利用を進め︑CO 2排出削減と化もEV技術開発は進められてきてイオ燃料などを積極的に利用した電池開発やインフラ整備などが進︵ L C A︶評 価 で は︑モ ー タ ー や︒ライフサイクルアセスメント

排出量削減が期待できる︵図︲２︶

す る た め︑大 幅 な 省 エ ネ︑C O 2

源として二次電池に充電して走行

EVは︑系統電力をエネルギー

められている ︑ ︒

ハイブリッド化による電化を進めることが肝要である︒

自 動 車分野の 電化

乗用車では︑1990年代末に燃機関を組み合わせたハイブリッ

市場投入された電気︵電動︶と内︶が近年普及し︑能性がある︒一方でEVは︑系統

200
150
100
50

60
96g-CO2/km

PHEV（4kWh）
0

電池の製造時のCO 2排出が︑エCO 2排出量削減に寄与している︒

電源での発電時のCO 2排出を加124g-CO2/km50

注1）ガソリン車、HEV、EVは、「JHFC総合効率検討結果」［4］より引用。
電力の排出原単位は、420g-CO2/kWh
注2）PHEV（4kWh）:PHEVの搭載電池容量を4kWhとし、全走行距離の40％はEV走行可能（8km/kWh）として試算。

70
49g-CO2/km
EV

ド 自 動 車︵ H E V

最近は︑系統からの電力を積極的

内燃自動車よりも少なく︑製造か味した走行時のCO 2排出量は︑
：

HEV

[3]

に利用するプラグインハイブリッ
ド 自 動 車︵ P H E V

196g-CO2/km

[2]

80
ガソリン車

ている︒

石燃料の延命化を図るためには︑いるが︑いずれも実用化には至る

18.0%

電化の可能な分野では精力的に推

自家用貨物車ことはなかった︒この数年の動き必要である︒

48.9%

17.3%

は﹁三度目の正直﹂を合言葉とし

営業用貨物車

CO 2排出がゼロと見なされるバ

次電池の寿命が短いと電池交換が船舶 5.0%
タクシー 1.7%

進 し︑ 電 化 が 困 難 な 分 野 で は︑

EVは︑古くは 世紀から２次

自家用
乗用車
バス 1.8%

航空 4.2%鉄道 3.0%20より︑船体形状の自由度も上がり︑2005 （年）5より効率的な船体設計が進められ

日本

2

90

19

200

150

米国

図-2 小100型乗用車各種車両の走
行距離当たりの90
CO2排出量
走行距離当たりの CO2 排出量（g-CO2/km）

70

電気事業者
によるCO2排出量

自動車が排出量の約90%を 占 め、 そ の う
ち自家用乗用車が半分にも及ぶ

電力中央研究所 地球工学研究所主任研究員 都市・街区の屋外熱環境や室内温熱環境の数値予測、
気象予測などの研究に従事。

田村英寿
図-1 わ が 国 の運輸部門のCO2
排出量の内訳(2005年度)[1]

7回
第

[1]

[4]

（出典： 08 エネルギー・経済統計要覧）

1
2

2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

n
i
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P

えて︑水素製造︑高圧での水素貯

約１億ｔの削減が期待できる︒

研究所︵以下︑﹁電中研﹂と呼ぶ︶の試算 では︑大型トラックなどのエネルギー効率向上に課題があと内燃機関のハイブリッド利用︑動駆動に加えて︑PHEVの電気替による電動走行にシフトできれ

小型貨物︑バスなどをEVへの代を含む普通貨物を除いた乗用車︑

当面は︑駆動系では︑EVの電り︑実用化までには少し長い時間
燃料では化石燃料と電気エネルギ
ば︑C O 2排 出 量 の蔵技術︵タンク︑圧縮機など︶でを要する ︒
ーのハイブリッド利用を進め︑現排出量の ％︑PM排出量の ％％︑N O x

小型乗用車での単位走行距離当状の利便性を損なうことなく︑省くことになるであろう︒その中で︑エネやCO 2排出抑制を進めてい
ンネルや地下・屋内駐車場の換気３︶︒こ れ ら の 削 減 が 進 め ば︑トの削減が可能と試算できた︵図‐ソリン車を基準にすると︑内燃機
より電気利用の比率を上げ︑化石設備に必要な動力エネルギーや維EVやPHEVなどが大量普及待できる︒ 区内を走行する車両

れば︑ヒートアイランド緩和が期

5,000（b）窒素酸化物排出量と め た 提 言 を 基 に︑ E V や
PHEVの普及促進を目的にした12.9億t1.3億 t
12.9億t‐減が期待できる︵図︲２︶ ︒さすると︑CO 2排出削減に加えて︑をEVに代替した場合︑ヒートア

10,000﹁ E V・ Ｐ Ｈ Ｖ エ コ タ ウ ン 構 想﹂2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

たりのCO 2排出量試算では︑ガ関と電動とのハイブリッド化によ
燃料依存度を下げて︑化石燃料の持管理コストを削減できる︒また︑窒素酸化物︵NOx︶や粒状物質
イランド緩和に関する試算では︑

昼間の電力需要ピーク時には︑

15,000割程度のCO 2排出量の削延命化を図りながら︑低炭素社会
自動車からの騒音が少なくなれば︑︵ PM︶の排出削減や騒音の抑制
夏季晴天時の都心部では︑ 時ごでの排熱を削減でき︑市街地のヒ区全体で電力需要 〜４万ｋW︵一20,000り︑らにEVでは︑７割以上の削減がの実現に資する必要がある︒
騒音対策のための遮蔽構造や居住空間の密室化も不要となる︒さらも期待できる︒分散型の内燃機関
ろには ・ ℃程度︑ 時ごろにに︑自動車からの排熱が削減でき燃焼から集中型へのシフトにより︑は ・ ℃程度の低下が見込め︑自動 車の 電化推 進による 都市の環境負荷低減・省エネ期待できる︒また︑従来のHEVに搭載している電池容量を倍程度
では︑ 割の削減が可能と見込まれる︒PHEVでは︑将来︑二次電池の高性能化により搭載する電池容量を倍の８kWhに増やせれば︑全走行距離の ％程度がEV

オフィスや住宅地区などの市街地
ートアイランド現象の緩和も期待の削減が見込まれている︵図 ４︶︒

目指す野心的な開発目標を設定した︵図 ５︶
︒
年には経済産業省は︑取りま

普通貨物
小型貨物
バス
乗用車
二輪車

25,000

EV導入
現状
0
EV導入
現状

モードの電動走行でカバーできると見積もることができ︑EVと同等のCO 2排出量削減効果が期待される︒乗用車の全車両をEVやPHEVに代替できれば︑ 千万
般家庭 万軒分程度の電力需要︶

東京 区を対象とした電力中央的な普及のためには︑EVの走行性能を決定付ける二次電池の高性能化と︑急速充電を含む充電イン
フラの整備などが不可欠である︒
経済産業省でも︑新エネルギー
利用および自動車技術の両分野か
ら実用化・普及を推進している︒
2006年には︑EV実用化のキーテクノロジーである二次電池・モーター技術開発にかかわる課題とインフラ整備に関する取りまとめと提言を行った ︒特に︑二次電池技術については︑エネルギー
密度を現状の倍以上に大幅向上を

23

普通貨物
小型貨物
バス
乗用車
二輪車

20

8

できる︒

14

23

4

図-3 東 京23区に お け るEV代
替による排気ガ
ス排出量の変化[6]7,000,000
6,000,000
5,000,000
4,000,000
3,000,000
2,000,000
1,000,000
075

3t/yeart/year[6]15 0（普通貨物以外の車両を全てEVに代替した場合の試算）
横軸は搭載できる容量を示す重量当たりのエネルギー容量（Wh/kg）、縦軸は加速性能を示す重量当たりの出力性能（W/kg）。各曲線は、技術進展による性能向上を示す。リチウム二次電池の限界エネルギー密度は、250Wh/kg程度と試算。

ｔのCO 2排出の削減が見込め︑電化︑電力シフトの進展によりヒートアイランド緩和が進めば︑副次的効果でビルや住宅での冷房需要も減り︑冷房設備からの排熱も減少し︑さらに︑ヒートアイラン
ド緩和が進み︑一層のエネルギー
消費削減が期待できる︒

電気 自 動 車 普及に向けて

EVは一充電走行性能が限られ︑コスト高も重なり︑これまで本格-0.3（a）二酸化炭素排出量

図-5 経済産業省『次世代自動車用電池の将来に対する提言』で示された二次電池開発の方向性[3]軽貨物車両まで代替を進めれば︑時刻（hr.）

今後︑民生部門と運輸部門での

-0.4

23

90

気温変化量 ︵ ℃︶

-0.3

普及に至ることはなかった︒本格に緩和効果が大きくなる

図-4 東京23区におけるEV代替によるヒートアイラ
ンド緩和効果の例（普通貨物以外の車両を全てEVに代替した場合の試算）[6]交通量の多い朝方の通勤時間帯-0.5
夏季晴天弱風日を対象とした効果の試算例-0.1︵約4kWh︶に増やしたPHEV

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

45

[5]

-0.2

0

08

都心16㎢内平均気温

3
-0.2
一般家庭
約1万件分

7

24
20
16
12
8
4
-0.5

0.0
日中のピーク時の冷房需要削減効果

[4]

4
5

-0.1

4

-0.4

[2]

0.0

1

‐

第7回 自動車の電化と二次電池の課題

えて︑水素製造︑高圧での水素貯

約１億ｔの削減が期待できる︒

研究所︵以下︑﹁電中研﹂と呼ぶ︶の試算 では︑大型トラックなどのエネルギー効率向上に課題があと内燃機関のハイブリッド利用︑動駆動に加えて︑PHEVの電気替による電動走行にシフトできれ

小型貨物︑バスなどをEVへの代を含む普通貨物を除いた乗用車︑

当面は︑駆動系では︑EVの電り︑実用化までには少し長い時間
燃料では化石燃料と電気エネルギ
ば︑C O 2排 出 量 の蔵技術︵タンク︑圧縮機など︶でを要する ︒
ーのハイブリッド利用を進め︑現排出量の ％︑PM排出量の ％％︑N O x

小型乗用車での単位走行距離当状の利便性を損なうことなく︑省くことになるであろう︒その中で︑エネやCO 2排出抑制を進めてい
ンネルや地下・屋内駐車場の換気３︶︒こ れ ら の 削 減 が 進 め ば︑トの削減が可能と試算できた︵図‐ソリン車を基準にすると︑内燃機
より電気利用の比率を上げ︑化石設備に必要な動力エネルギーや維EVやPHEVなどが大量普及待できる︒ 区内を走行する車両

れば︑ヒートアイランド緩和が期

5,000（b）窒素酸化物排出量と め た 提 言 を 基 に︑ E V や
PHEVの普及促進を目的にした12.9億t1.3億 t
12.9億t‐減が期待できる︵図︲２︶ ︒さすると︑CO 2排出削減に加えて︑をEVに代替した場合︑ヒートア

10,000﹁ E V・ Ｐ Ｈ Ｖ エ コ タ ウ ン 構 想﹂2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

たりのCO 2排出量試算では︑ガ関と電動とのハイブリッド化によ
燃料依存度を下げて︑化石燃料の持管理コストを削減できる︒また︑窒素酸化物︵NOx︶や粒状物質
イランド緩和に関する試算では︑

昼間の電力需要ピーク時には︑

15,000割程度のCO 2排出量の削延命化を図りながら︑低炭素社会
自動車からの騒音が少なくなれば︑︵ PM︶の排出削減や騒音の抑制
夏季晴天時の都心部では︑ 時ごでの排熱を削減でき︑市街地のヒ区全体で電力需要 〜４万ｋW︵一20,000り︑らにEVでは︑７割以上の削減がの実現に資する必要がある︒
騒音対策のための遮蔽構造や居住空間の密室化も不要となる︒さらも期待できる︒分散型の内燃機関
ろには ・ ℃程度︑ 時ごろにに︑自動車からの排熱が削減でき燃焼から集中型へのシフトにより︑は ・ ℃程度の低下が見込め︑自動 車の 電化推 進による 都市の環境負荷低減・省エネ期待できる︒また︑従来のHEVに搭載している電池容量を倍程度
では︑ 割の削減が可能と見込まれる︒PHEVでは︑将来︑二次電池の高性能化により搭載する電池容量を倍の８kWhに増やせれば︑全走行距離の ％程度がEV

オフィスや住宅地区などの市街地
ートアイランド現象の緩和も期待の削減が見込まれている︵図 ４︶︒

目指す野心的な開発目標を設定した︵図 ５︶
︒
年には経済産業省は︑取りま

普通貨物
小型貨物
バス
乗用車
二輪車

25,000

EV導入
現状
0
EV導入
現状

モードの電動走行でカバーできると見積もることができ︑EVと同等のCO 2排出量削減効果が期待される︒乗用車の全車両をEVやPHEVに代替できれば︑ 千万
般家庭 万軒分程度の電力需要︶

東京 区を対象とした電力中央的な普及のためには︑EVの走行性能を決定付ける二次電池の高性能化と︑急速充電を含む充電イン
フラの整備などが不可欠である︒
経済産業省でも︑新エネルギー
利用および自動車技術の両分野か
ら実用化・普及を推進している︒
2006年には︑EV実用化のキーテクノロジーである二次電池・モーター技術開発にかかわる課題とインフラ整備に関する取りまとめと提言を行った ︒特に︑二次電池技術については︑エネルギー
密度を現状の倍以上に大幅向上を

23

普通貨物
小型貨物
バス
乗用車
二輪車

20

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できる︒

14

23

4

図-3 東 京23区に お け るEV代
替による排気ガ
ス排出量の変化[6]7,000,000
6,000,000
5,000,000
4,000,000
3,000,000
2,000,000
1,000,000
075

3t/yeart/year[6]15 0（普通貨物以外の車両を全てEVに代替した場合の試算）
横軸は搭載できる容量を示す重量当たりのエネルギー容量（Wh/kg）、縦軸は加速性能を示す重量当たりの出力性能（W/kg）。各曲線は、技術進展による性能向上を示す。リチウム二次電池の限界エネルギー密度は、250Wh/kg程度と試算。

ｔのCO 2排出の削減が見込め︑電化︑電力シフトの進展によりヒートアイランド緩和が進めば︑副次的効果でビルや住宅での冷房需要も減り︑冷房設備からの排熱も減少し︑さらに︑ヒートアイラン
ド緩和が進み︑一層のエネルギー
消費削減が期待できる︒

電気 自 動 車 普及に向けて

EVは一充電走行性能が限られ︑コスト高も重なり︑これまで本格-0.3（a）二酸化炭素排出量

図-5 経済産業省『次世代自動車用電池の将来に対する提言』で示された二次電池開発の方向性[3]軽貨物車両まで代替を進めれば︑時刻（hr.）

今後︑民生部門と運輸部門での

-0.4

23

90

気温変化量 ︵ ℃︶

-0.3

普及に至ることはなかった︒本格に緩和効果が大きくなる

図-4 東京23区におけるEV代替によるヒートアイラ
ンド緩和効果の例（普通貨物以外の車両を全てEVに代替した場合の試算）[6]交通量の多い朝方の通勤時間帯-0.5
夏季晴天弱風日を対象とした効果の試算例-0.1︵約4kWh︶に増やしたPHEV

連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

45

[5]

-0.2

0

08

都心16㎢内平均気温

3
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一般家庭
約1万件分

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16
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日中のピーク時の冷房需要削減効果

[4]

4
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4

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[2]

0.0

1

‐

第7回 自動車の電化と二次電池の課題

体制を確認していくことが大切で基本的なEVへの充電は︑原則と備などの普及支援を進めている︒
化 に も 活 用 で き る︒ さ ら に は︑能となれば︑系統・配電での安定トを活用してEVの充電制御が可

間中での職場や仕事先での充電︑性・安心感の確保のために勤務時設置の要望がある︒加えて︑利便定な再生可能エネルギーの安定化に加えて︑太陽光発電などの不安

り︑住宅などのバックアップ電源

d
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V

昼食や休憩︑ショッピング中におや住宅電力負荷の平準化にも活用

ジネスモデルもあるかもしれない︒

を提供するサービスを活用したビ

コンビニなどでは︑充電インフラ

ストランやショッピングセンター︑電設備を配置する必要がある︒レ

や費用対効果を考慮して適切に充ある︒導入初期段階から利用分野

どでのコンセントの設置も必要でなEV利用に拡大するには社会的が不可欠である︒さらに︑積極的のための補助金や制度による支援

インフラ整備に加えて︑導入普及

便性の劣るEVを普及するには︑

リン自動車に比べてコスト高で利予想される︒一般利用者に︑ガソ替するとしても十数年を要すると車両を有しており︑半分をEV代

密度1000W／ 以上とした大を電化推 進に 向けた二次 電池の 役割と課題
幅な性能向上を目指す野心的な目

500Wh／ 以上︑併せて出力

100〜150Wh／

ＥＶでも︑数十kWhの二次電
充電走行距離は数百㎞となり︑ガ池を搭載すれば︑定速走行での一充電走行距離を確保できるとして現状のガソリン自動車と同等の一

これらの目標値まで性能が至れば︑標 が 提 示 さ れ て い る︵ 図５︶︒

行できる︒しかし︑市街地走行︑

ソリン自動車に匹敵する距離を走

では︑一充電走行距離は ％以下の作動などによる実際の走行条件

冷暖房と曇り止めのデフロスター
電池では︑限界エネルギー密度で化の期待されているリチウム二次設定された値である︒現在︑実用‐を打ち出し︑都道府県レベルのして車両利用をしない夜間の普通
EVと配電系統を連系して︑EVある︒デマンドサイドマネジメン

充電が望まれるが︑EVの一充電の二次電池を電力貯蔵システムと自治体でのEV導入・インフラ整

また︑安心感のために︑急速充電

走行距離の短さを補うためにも︑し て 活 用 す る 方 法︵ V ２ G ：︶などの提案もあける充電の要求がある︒これら駐できよう︒

電 力 供 給 に お い て は︑ E V︑な合意を得る必要があり︑省エネ・従来の電池形状にとらわれず︑積㎏

ためには︑搭載する二次電池の開EVやPHEVの実用化と普及のに ま で 低 下 し て し ま う︒ 早 期 の系での研究開発が必要となるウム電池とは異なる︑斬新な電池

目標を達成するには︑従来のリチ︑250Wh／ 程度が限界であり︑発においては︑さらなる高エネル
ギー密度化や高出力密度化によりEV運用では︑二次電池に長寿

ギー・高出力密度化の時にも長寿距離を延ばし︑加えて︑高エネル
CO 2排出量が増加する懸念があ繁 に 搭 載 電 池 の 交 換 が あ れ ば︑命が求められる︒前述のように頻

産業省で取りまとめられた提言で二次電池容量で決定される︒経済充電走行距離は︑車両に搭載する

EVやPHEVの電動による一期間に開発するためには︑数倍以有する二次電池を カ年程度の短要である︒ 〜 年以上の寿命を命性能を確認できる評価技術が必発するためには︑短期間に長い寿

けて︑より長寿命な二次電池を開る︒また︑EVの早期実用化に向

現状の重量エネルギー密度

は︑EV用電池研究開発において︑を図ることも重要である︒

命と長期のより高い安全性の確保︒

軽量・コンパクト化を進めて走行[3]

車中の普通充電による補充電のた

PHEVは新たな需要となり︑安CO 2削減に向けた意識の共有化られる︒電中研では︑国のプロジ層構造や薄膜型も成形できる︒当などによる高性能・大容量化技術

将来の電力系統である次世代グリ術としても重要である︒当所では︑PHEVの実用化のみならず︑太二 次 電 池 技 術 は︑ E V・電池も含めて︑さまざまな設置形

EVやPHEVに搭載される二次の研究を進めており︑この中ではッド︵第９回の連載で紹介予定︶

陽光・風力発電などの出力が不確態の二次電池を想定し︑再生可能

−
集電箔
負極

高分子電解質

運輸部門の 電力化に向けて実現を目指している︒の効率的利用︑利便性向上などのエネルギー電源の有効活用や電気

実かつ変動する電源の電力貯蔵技

次電池としての適用も望める︒

が進歩すれば︑高安全なEV用二110

わが国は︑約 千万台の自動車

定して供給するためにも︑普及のおよび啓発活動が必要となる︒

ェクト﹁次世代自動車用高性能蓄

面は︑オール電化住宅でのバック

㎏

㎏

5

めに︑屋内外での駐車場や路肩な進ちょくに合わせた供給インフラ︒ 現 在 は︑として︑数倍以上の加速可能性を示すことができた
PHEV運用方法を考慮した試験
条件を検討している︒電中研では︑
EVやPHEV用リチウム電池の実用化開発を支援するために︑電池性能評価試験方法や加速劣化試
験方法の提案を︑産業総合研究所と日本自動車研究所とともに連携して進めている︒

電システム技術開発﹂に参画し︑アップ電源など︑エネルギーセキ

集電箔＋

利用︑および︑ユーザーの利便・に向けて︑積極的な車両の導入・EV・PHEVの本格的な普及をする︒

CO 2排出量の削減に一層の寄与

ッ シ ョ ン 化 が 進 む こ と に よ り︑源のCO 2低排出源化やゼロエミ

EVやPHEVの普及は︑系統電

実に進むべき方向である︒特に︑ー確保の観点で︑将来に向けて着の低減とエネルギーセキュリティ

存度の低減が期待でき︑環境負荷

CO 2排出量の削減と化石燃料依運輸部門の電化・電力シフトは︑

6

また︑電中研では︑安全性・信頼性を重視して︑高安全リチウム電池の研究開発を進めており︑高電圧に耐え︑揮発性が低くて燃えにくい固体電解質を利用した全固７︶ ︒全固体型体型リチウム電池の実用化を目指している︵図

電池では︑高い電圧にも安定する
ため︑４V以上でも作動し︑エネ

加速寿命劣化手法の研究開発を実ュリティーと利便性向上を目指し

また︑全固体型電池であるため︑ルギー密度の向上も期待できる︒

施 し て い る︵ 図︲ ６︶︒二 次 電 池ているが︑今後︑出力密度の向上

上の加速で評価できる手法が求めの温度環境や充電状態などを因子

無機固体電解質2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

70

正極粒子

[9]
[10]

㎏

Cu

Li

Al

左：高性能電池実験棟、右：加速劣化試験設備[8]

左：正・負電極で固体高分子電解質を挟んだ電池
構造、右：薄膜電池構造の試作電池でモータを作動。

[7]
図-6 電中研でのEV・PHEV用リチウム二次電池の加速劣化試験設備（赤城試験センター）5
図-7 全 固 体 型 リ
チウム二次電池の構造と試作電池
30 10
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第7回 自動車の電化と二次電池の課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

体制を確認していくことが大切で基本的なEVへの充電は︑原則と備などの普及支援を進めている︒
化 に も 活 用 で き る︒ さ ら に は︑能となれば︑系統・配電での安定トを活用してEVの充電制御が可

間中での職場や仕事先での充電︑性・安心感の確保のために勤務時設置の要望がある︒加えて︑利便定な再生可能エネルギーの安定化に加えて︑太陽光発電などの不安

り︑住宅などのバックアップ電源

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ジネスモデルもあるかもしれない︒

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コンビニなどでは︑充電インフラ

ストランやショッピングセンター︑電設備を配置する必要がある︒レ

や費用対効果を考慮して適切に充ある︒導入初期段階から利用分野

どでのコンセントの設置も必要でなEV利用に拡大するには社会的が不可欠である︒さらに︑積極的のための補助金や制度による支援

インフラ整備に加えて︑導入普及

便性の劣るEVを普及するには︑

リン自動車に比べてコスト高で利予想される︒一般利用者に︑ガソ替するとしても十数年を要すると車両を有しており︑半分をEV代

密度1000W／ 以上とした大を電化推 進に 向けた二次 電池の 役割と課題
幅な性能向上を目指す野心的な目

500Wh／ 以上︑併せて出力

100〜150Wh／

ＥＶでも︑数十kWhの二次電
充電走行距離は数百㎞となり︑ガ池を搭載すれば︑定速走行での一充電走行距離を確保できるとして現状のガソリン自動車と同等の一

これらの目標値まで性能が至れば︑標 が 提 示 さ れ て い る︵ 図５︶︒

行できる︒しかし︑市街地走行︑

ソリン自動車に匹敵する距離を走

では︑一充電走行距離は ％以下の作動などによる実際の走行条件

冷暖房と曇り止めのデフロスター
電池では︑限界エネルギー密度で化の期待されているリチウム二次設定された値である︒現在︑実用‐を打ち出し︑都道府県レベルのして車両利用をしない夜間の普通
EVと配電系統を連系して︑EVある︒デマンドサイドマネジメン

充電が望まれるが︑EVの一充電の二次電池を電力貯蔵システムと自治体でのEV導入・インフラ整

また︑安心感のために︑急速充電

走行距離の短さを補うためにも︑し て 活 用 す る 方 法︵ V ２ G ：︶などの提案もあける充電の要求がある︒これら駐できよう︒

電 力 供 給 に お い て は︑ E V︑な合意を得る必要があり︑省エネ・従来の電池形状にとらわれず︑積㎏

ためには︑搭載する二次電池の開EVやPHEVの実用化と普及のに ま で 低 下 し て し ま う︒ 早 期 の系での研究開発が必要となるウム電池とは異なる︑斬新な電池

目標を達成するには︑従来のリチ︑250Wh／ 程度が限界であり︑発においては︑さらなる高エネル
ギー密度化や高出力密度化によりEV運用では︑二次電池に長寿

ギー・高出力密度化の時にも長寿距離を延ばし︑加えて︑高エネル
CO 2排出量が増加する懸念があ繁 に 搭 載 電 池 の 交 換 が あ れ ば︑命が求められる︒前述のように頻

産業省で取りまとめられた提言で二次電池容量で決定される︒経済充電走行距離は︑車両に搭載する

EVやPHEVの電動による一期間に開発するためには︑数倍以有する二次電池を カ年程度の短要である︒ 〜 年以上の寿命を命性能を確認できる評価技術が必発するためには︑短期間に長い寿

けて︑より長寿命な二次電池を開る︒また︑EVの早期実用化に向

現状の重量エネルギー密度

は︑EV用電池研究開発において︑を図ることも重要である︒

命と長期のより高い安全性の確保︒

軽量・コンパクト化を進めて走行[3]

車中の普通充電による補充電のた

PHEVは新たな需要となり︑安CO 2削減に向けた意識の共有化られる︒電中研では︑国のプロジ層構造や薄膜型も成形できる︒当などによる高性能・大容量化技術

将来の電力系統である次世代グリ術としても重要である︒当所では︑PHEVの実用化のみならず︑太二 次 電 池 技 術 は︑ E V・電池も含めて︑さまざまな設置形

EVやPHEVに搭載される二次の研究を進めており︑この中ではッド︵第９回の連載で紹介予定︶

陽光・風力発電などの出力が不確態の二次電池を想定し︑再生可能

−
集電箔
負極

高分子電解質

運輸部門の 電力化に向けて実現を目指している︒の効率的利用︑利便性向上などのエネルギー電源の有効活用や電気

実かつ変動する電源の電力貯蔵技

次電池としての適用も望める︒

が進歩すれば︑高安全なEV用二110

わが国は︑約 千万台の自動車

定して供給するためにも︑普及のおよび啓発活動が必要となる︒

ェクト﹁次世代自動車用高性能蓄

面は︑オール電化住宅でのバック

㎏

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PHEV運用方法を考慮した試験
条件を検討している︒電中研では︑
EVやPHEV用リチウム電池の実用化開発を支援するために︑電池性能評価試験方法や加速劣化試
験方法の提案を︑産業総合研究所と日本自動車研究所とともに連携して進めている︒

電システム技術開発﹂に参画し︑アップ電源など︑エネルギーセキ

集電箔＋

利用︑および︑ユーザーの利便・に向けて︑積極的な車両の導入・EV・PHEVの本格的な普及をする︒

CO 2排出量の削減に一層の寄与

ッ シ ョ ン 化 が 進 む こ と に よ り︑源のCO 2低排出源化やゼロエミ

EVやPHEVの普及は︑系統電

実に進むべき方向である︒特に︑ー確保の観点で︑将来に向けて着の低減とエネルギーセキュリティ

存度の低減が期待でき︑環境負荷

CO 2排出量の削減と化石燃料依運輸部門の電化・電力シフトは︑

6

また︑電中研では︑安全性・信頼性を重視して︑高安全リチウム電池の研究開発を進めており︑高電圧に耐え︑揮発性が低くて燃えにくい固体電解質を利用した全固７︶ ︒全固体型体型リチウム電池の実用化を目指している︵図

電池では︑高い電圧にも安定する
ため︑４V以上でも作動し︑エネ

加速寿命劣化手法の研究開発を実ュリティーと利便性向上を目指し

また︑全固体型電池であるため︑ルギー密度の向上も期待できる︒

施 し て い る︵ 図︲ ６︶︒二 次 電 池ているが︑今後︑出力密度の向上

上の加速で評価できる手法が求めの温度環境や充電状態などを因子

無機固体電解質2009.5 ／エネルギーフォーラム
エネルギーフォーラム／2009.5

70

正極粒子

[9]
[10]

㎏

Cu

Li

Al

左：高性能電池実験棟、右：加速劣化試験設備[8]

左：正・負電極で固体高分子電解質を挟んだ電池
構造、右：薄膜電池構造の試作電池でモータを作動。

[7]
図-6 電中研でのEV・PHEV用リチウム二次電池の加速劣化試験設備（赤城試験センター）5
図-7 全 固 体 型 リ
チウム二次電池の構造と試作電池
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第7回 自動車の電化と二次電池の課題
連載◎「電気で温暖化防止に挑戦」

第7回 自動車の電化と二次電池の課題

訂正

効率検討特別委員会﹁ＪＨＦＣ総エネルギーフォーラム２００９

ヒートポンプの役割と課題 ２０

日本自動車研究所ＪＨＦＣ総合必要である︒電中研では︑二次電合効率検討結果﹂報告書

年４月号の目次Ｅ＆Ｅ﹁低炭素社

安全性を考慮したインフラ整備が池技術および利用技術の研究開発
平成 年 月

第４回に加えて︑将来の本格的普及に向３月号のタイトルでした︒正しく０９年２月号NEDO燃料電池・水素技術開発ロードマップ2008

クに備える﹂です︒訂正してお詫

低炭素社会実現の鍵を握る原子力は﹁電力供給への地球温暖化リス﹁ EV導入による都市環境負荷低

び致します︒なお︑本シリーズの池谷︑田村︑佐藤︑馬場︑田頭

減 効 果 の 評 価﹂ 電 中 研 報 告

発電 ２００９年３月号
は次の通りです︒

第１回から第７回までのタイトル

経済産業省EV･pＨＶタウン

構想推進検討会
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低炭素社会実現のための﹁電化シ第１回ナリオ﹂ ２００８年 月号

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００９年１月号

低炭素化に挑む火力発電技術 ２

第３回
る低コスト電池作製プロセスの提

２００９年５月号

自動車の電化と２次電池の課題

第７回

備える ２００９年４月号

電力供給への地球温暖化リスクに

第６回

Q08030

第５回会実現の鍵を握る原子力発電﹂は︑けた導入効果評価・電力供給体制について検討を進めていく予定で
ある︒

参考文献
国立環境研究所温室効果ガスイ

小久見﹁リチウム二次電池﹂オ

民生部門のエネルギー効率化およ

第２回
年 月︑米国アナハイム︑または︑

び燃料 転換 によ るＣ Ｏ ２削減ポテ﹁ 全固体型リチウムイオン電池の案 ︱﹂電中研報告Q07018

開発︵I︶︱ 炭素系負極適用によンシャル ２００８年 月号

2
小林︑関︑大野︑三田︑宮代︑

自動車国際シンポジウム 2006

紀平︑寺田︑池谷 第 回電気
23

ンベントリオフィス﹁日本の温室

18

ーム社 平成 年発行など
20

効果ガス排出データ﹂2005年

[5]
[6]
[7]
[8]

[9]

池谷﹁電池技術の変遷﹂エンジ

ン テ ク ノ ロ ジ ー 2 0 0 5 年︑vol・ ︑pp・経済産業省・新世代自動車の基礎となる次世代電池技術に関する研究会﹁ 次世代自動車用電池の将来に対する提言﹂平成 年 月

11

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2009.5 ／エネルギーフォーラム

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