固体電池が将来の電気自動車の実現に近づく

広く使用されているリチウムイオン電池の最も堅牢な代替品であり、改善された安全性、より高いエネルギー密度、長寿命、そして高速充電という利点を備えたものが、いよいよ実現しようとしています。

この有望な代替品は固体電池（SSB）であり、液体電解質を固体電解質に置き換えることで火災リスクを排除し、よりコンパクトな設計を可能にし、さらに劣化前の充電サイクル数を増やすことができます。

カリフォルニア大学による最近の研究¹はこの技術をレビューし、電気自動車だけでなく消費者向け電子機器やエネルギー貯蔵も変革できると結論付けました。すべての鍵は化学とエンジニアリングにあります。

「液体を除去し、代わりに安定した固体材料を使用することで、過熱や火災のリスクなしに、一度により多くの電力をバッテリーに安全に供給できるようになります。」

– 主著者 Cengiz Ozkan、UCR機械工学教授

従来のリチウムイオン電池で使用される液体は時間とともに劣化し、火災リスクを伴い、充電速度を制限しますが、固体電池に使用される固体材料はより安定した安全な環境を提供し、より効率的な充電を実現し、安全性の懸念を減らします。

現在のリチウムイオン電池に比べて優れた特性を持つ固体電池は、企業間で大きな関心を集めていますが、技術はまだ開発段階にあります。しかし、長くは続きません。

実世界での検証：電気自動車における固体電池（QS/VW デモ）

今週、固体電池開発企業QuantumScape (QS )は、ビジネスパートナーのPowerCoと共に、エネルギー密度の高い固体リチウム金属電池が車両を駆動するライブデモンストレーションを実施しました。

PowerCoは、世界有数の自動車メーカーであり、ヨーロッパ最大の自動車メーカーであるフォルクスワーゲングループのバッテリービジネスです。VWはAudi、Bentley、CUPRA、Ducati、Lamborghini、Porsche、SEAT、Škodaなどのブランドを所有しています。 同社は軽商用車や重商用車（例：MAN、Scania）も製造しており、CARIADはフォルクスワーゲングループ全車両のソフトウェア・技術部門です。

VWグループとPowerCoは、長期にわたりQuantumScapeの固体電池技術に投資しており、何年にもわたりプロトタイプセルのテストを行ってきました。

今回、QuantumScape、PowerCo、そしてフォルクスワーゲングループは、世界最大級のモビリティ見本市であるミュンヘンのIAA Mobilityで初めてこの新技術を披露しました。

黒いシートを車両から取り外すと、QSE-5固体電池で完全に駆動される改造されたフル電動Ducati V21Lレースバイクが現れました。

バイクに搭載された固体電池は、QuantumScapeの独自製造プラットフォーム（Cobra生産プロセス）を使用して組み立てられ、熱処理が高速化され、フロアスペースが削減され、特定の材料工程が省かれています。一方、初のバッテリーシステムはAudiの専門家が設計し、QSのSSBセル専用に作られました。

このデモは、関係企業だけでなく電気自動車（EV）セクター全体にとっても大きな成果であり、QuantumScapeのアノードフリーセルが製造工場から実際の車両へと初めて移行したことを世界に示しました。

「本日、私たちは可能性から現実への門戸を越えました。」

– QuantumScape CEO兼社長 Dr. Siva Sivaram

同社はPowerCoとのパートナーシップにより、固体電池技術をギガワット時（GWh）規模の生産へと拡大できる立場にあり、共に「電動輸送の新時代」を切り開くと述べました。

公式発表によると、QSの固体リチウム金属電池がEVを駆動した世界初のライブデモは、バッテリー技術の大きな進歩であり、固体電池搭載EVの商業化に向けた重要な一歩となります。

この技術により、PowerCo CEOのFrank Blomeは「自動車産業がこれまでに経験した中で最大の変革」であるEV革命の推進を支援することが目標です。

SSBは高性能・プレミアム車の可能性を再定義し、今回のデモはその始まりに過ぎないと彼は付け加えました。

QuantumScapeのプロトタイプから量産へのロードマップ

従来のリチウムイオン電池がエネルギー密度と安全性の限界に近づく中、ポータブル電子機器、電気自動車、再生可能エネルギーグリッドの需要が高まるにつれ、QuantumScapeは固体電池に転換し、エネルギー密度の向上、充電速度の高速化、安全性の強化を実現し、低炭素社会への移行を支援しようとしています。

同社は現在、固体電池開発の世界的競争をリードしており、近い将来にEV市場へ本格的な固体電池を大規模に供給する準備を整えています。

最近のデモが世界に示されたことで、時価総額50億ドルの同社株価は急騰しました。執筆時点でQSは8.85ドルで取引され、年初来で70.52％上昇していますが、2020年末に記録した最高値132.73ドルにはまだ遠く及びません。

財務見通しとして、2025年第2四半期に830万ドルの資本支出を報告しました。この支出は主に施設と設備の購入に充てられ、同期間にQSE-5 B1サンプルの大量生産に備えました。

GAAPベースの営業費用は1億2360万ドル、純損失は1億1470万ドル、調整後EBITDA損失は6300万ドルでした。

同社は四半期末に7億9750万ドルの流動性を保有し、資金余裕期間の指針を2029年まで延長しました。

QuantumScapeは実際に、テスト用サンプルセルの出荷を近々開始し、商業生産は今後数年以内に開始する見込みであり、製造規模の拡大と規制承認に依存します。

QSE-5と呼ばれるBサンプルセルは、QuantumScapeが計画する最初の商用製品であり、EVセクターが求める5つの重要なバッテリーパフォーマンス指標（コスト効率、エネルギー密度、充電速度、安全性、寿命）を満たすよう設計されています。

ここでのイノベーションはアノードレスセル設計であり、製造を簡素化し材料コストを削減しながら高エネルギー密度を実現します。高度なセパレーターと組み合わせることで、QuantumScapeは安全性と効率性において優位性を得ています。

有機セパレーターを不燃・不燃焼性の固体セパレーターに置き換え、より安全性を向上させました。同時に、グラファイト/シリコンアノードホスト材料を排除することで、体積エネルギー密度と重量エネルギー密度が向上します。

QuantumScapeは、同社のQS技術が844 Wh/Lのエネルギー密度と10Cの連続放電を実現すると主張しています。また、リチウム金属固体電池は10〜80％までの充電にわずか12分（12.2分）しかかかりません。

この技術が成功裏にスケールすれば、次世代EVだけでなく他のエネルギー貯蔵ソリューションの標準となり得ます。今月の世界初披露は、その目標に向けた大きなマイルストーンであり、数々の成果の後に達成されたものです。

QSE-5のスケーリング：パイロットラインからGWh規模の製造へ

QSE-5を実際のEVにできるだけ早く導入するため、QuantumScapeとPowerCoは現在3年間協力しています。このパートナーシップは、QuantumScapeの技術力とPowerCoの製造専門知識を組み合わせたものです。

数か月前、両社は戦略的パートナーシップを拡大し、QSE-5バッテリーの開発を加速させました。現在、QSE-5はQuantumScapeのサンノゼ・パイロットラインで製造されており、SSB技術の産業化に向けた大きな前進を示しています。

これは、昨年両社が締結した合意の結果であり、QuantumScapeはPowerCoに固体電池技術の大量生産に向けた非独占的ライセンスを付与しました。

これにより、PowerCoは年間最大5 GWhのQSE-5ベースセルを生産でき、以前に合意された40 GWhに加えて、最大80 GWhまで拡大するオプションがあります。これにはVWグループ外の顧客も含まれます。報道によれば、拡張された生産能力は年間約100万台のEVに固体電池技術を装備できるとされています。また、将来のQS技術の一部をライセンスする権利も付与されます。

その結果、PowerCoは今後2年間で1億3100万ドルを追加で提供し、QuantumScapeがQSE-5セルを優先的に製造できるよう支援します。この資金はQSが製造規模を拡大し、バッテリー会社への大量プロトタイプセル納入を実現するために活用されます。

QSは2022年12月に24層の固体電池をVWグループ向けにテスト用に提供しました。翌年、テスト中に性能目標を上回ったことを報告しました。昨年初め、PowerCoも独自にQSセルの耐久テストを実施し、「非常に有望な結果」を報告しました。

フォルクスワーゲングループのバッテリー部門は、QSの固体電池セルが1,000回以上の充電サイクルで95％以上の容量保持を達成したことを確認しました。

これらのテストはドイツ・ザルツギッターにあるPowerCoのバッテリーラボで実施されました。テスト結果によれば、WLTP走行距離500〜600 km（311〜373マイル）の電気自動車にQSセルを搭載すると、約500,000 km（31万マイル以上）走行しても航続距離が失われないことが示されました。

このような印象的な結果を受け、フォルクスワーゲンは「自動車産業におけるグローバルな技術リーダー」になることを目指していますが、市場向けソリューションの商業化にはまだ長い道のりがあります。

これには今後の10年が必要になる可能性があります。これは、IAA Mobilityで披露された最初の電動バイクが、固体電池に合わせて大幅に改造され、Ducatiが最大980個のQSE-5セルを搭載できるように設計されたためです。

それでもフォルクスワーゲンはこの取り組みを継続する意思を示しており、テクノロジーボードメンバーのトーマス・シュマルは「次のステップとして量産へ」と述べました。VWの統合セルコンセプトはすでにQSセルに適合しており、現在は製造プロセスの精緻化とスケーリングに注力しています。

シュマルは、社内で開発した統合セルは「完璧にマッチ」しており、「固体電池対応」かつ、固体電池が準備でき次第、同社の車両へ迅速に技術移転できると述べました。

VW、CUPRA、Skodaの次世代小型電気自動車でのデビューが予定されている統合セルは、エネルギー密度が約660 Wh/Lで、セルが直接パックに組み込まれる全く新しい設計です。

イベントでフォルクスワーゲンは、統合セルが将来的に自社EVの最大80％で使用されると述べました。セルタイプは同じままですが、セル化学は変えることができ、LFPやナトリウムイオンからNMC、固体電池まで様々な化学を搭載できるようになります。

PowerCoとQuantumScapeは現在、固体電池技術をユニットセルに統合し、車両へ組み込む作業を進めています。同時に、レーストラックでのテスト用にレース対応バイクの開発も行われています。

固体電池突破に向けた世界的競争

フォルクスワーゲンは固体電池技術で大きく前進していますが、単独ではありません。今週、メルセデス・ベンツも発表しました。

「軽く改造された」メルセデスEQSは、固体電池を搭載した状態で1回の充電で1,205 km（748.7マイル）走行しました。ドイツ・シュトゥットガルトからスウェーデン・マルメまで走行した後、まだ137 km（85.12マイル）の航続距離が残っていました。

この新記録は、以前のVision EQXXの記録を3 km上回りました。道路走行テストは、実道路上での実環境条件下での固体電池技術の包括的検証プログラムの一環です。

「固体電池は電動モビリティにとって真のゲームチェンジャーです。EQSの長距離走行が成功したことで、実験室だけでなく道路でもこの技術が実証できることを示しました。私たちの目標は、今世紀末までにこのようなイノベーションを量産化し、顧客に新たな航続距離と快適性のレベルを提供することです。」

– メルセデス‑ベンツ・グループAG取締役会メンバー、CTO（開発・調達）Markus Schäfer

バッテリーには、Factorial Energy (FAC ) が提供したリチウム金属セルが使用されており、これはFactorial Electrolyte System Technology（FEST）に基づいています。
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ポルシェ系のクロアチア企業Rimacは、SSBが出力を向上させ、重量を削減し、現在のバッテリーが抱える航続距離の課題を解決できることを示すもう一つの例です。新しいバッテリーは三菱ケミカルグループとProLogiumとの協業で開発されました。

2025年ミュンヘンのIAA Mobilityで発表されたRimacは、同社のパウチセルSSBは1ポンドあたり1,000ワットの出力密度を持ち、重量は847ポンドで、-20℃（-7°F）でもエネルギーの95％以上を保持すると主張しています。

他にも技術の進展に取り組んでいるのはToyota (TM )で、2020年に世界初のSSB搭載プロトタイプEVを公開しましたが、数年後にはトヨタのハイブリッドがSSBを搭載する可能性が高いと述べました。

世界で最も販売台数の多い自動車ブランドは、2027〜2028年に初の固体電池の量産を開始する見込みです。Toyotaは主張、同社の固体電池は航続距離を20％向上させ、10〜80％の充電を10分未満で行えるとしています。

次にHonda (HMC )があります。同社の固体電池パイロット生産ラインはすでに稼働中で、所在地は日本・桜です。Hondaは約430億円（約2億9,000万ドル）をこの施設に投資し、次世代EVバッテリーの開発を支援しています。

Hondaによれば、同社の固体電池は現在のリチウムイオン電池に比べて25％安価、35％軽量、50％小型になる可能性があります。日本の自動車メーカーは第二世代の全固体電池（ASSB）の量産開始を目指す。

$468億の時価総額を持つFord (F )は、固体電池の開発に積極的に取り組む自動車メーカーの一つです。SSBの取り組みのため、FordはスタートアップのSolid Powerと提携しています。

同社は2019年にSolid Powerに最初の投資を行い、2021年に追加の株式投資を行って技術開発の加速を支援しました。その投資ラウンドではBMWグループも参加し、Fordと同等の株式所有者となりました。

同社は当時「固体電池は大きな可能性を示している」と述べ、さらに「現在のリチウムイオンバッテリーラインでも製造できるため、Fordはリチウムイオン製造ラインへの資本投資の約70％を再利用できる」と付け加えました。

FordのEVパートナーであるSK Onも、韓国の大学や機関と共同で技術研究を行っています。ポリマー酸化物複合体と硫化物の2種類のASSBを開発しており、商用プロトタイプはそれぞれ2027年と2029年に登場する予定です。

一方、中国のテクノロジー企業Huaweiは、窒素ドープ硫化物SSBに基づく画期的な成果を報告しました。このバッテリーは400〜500 Wh/kgのエネルギー密度を実現し、従来のリチウムイオンEVバッテリーの2〜3倍に相当します。

Huaweiの固体電池EVは、1回の充電で最大3,000 km（1,864マイル）の走行距離を約束しています。さらに、5分以内にフル充電できる能力を持っています。

最終考察

固体電池（SSB）は、電気自動車（EV）、消費者向け電子機器、再生可能エネルギーシステムの電力供給方法を革命的に変えることが期待されています。エネルギー密度の向上、充電速度の高速化、優れた安全性、長寿命により、リチウムイオン技術の理想的な後継者となります。

しかし、業界大手からの数十億ドル規模の投資にもかかわらず、課題は依然として残っています。コスト削減、製造規模の拡大、道路上での長期信頼性の確保など、さまざまな障壁が続いています。そのため、固体電池はまだ開発段階にあり、広範なテストと検証が必要で、実世界での大規模導入には至っていません。

しかし、最新の進展は有望な光景を描いています。QuantumScapeのライブデモ、PowerCoの耐久テスト、メルセデス・ベンツの長距離走行記録は、業界がこれらの障壁を克服しつつあることを示しています。

したがって、パートナーシップが拡大し、パイロット生産ラインが増え、革新的な設計が続々と登場する中で、固体電池は今世紀のうちに主流になる準備が整っており、電動モビリティと持続可能なエネルギーソリューションの新時代を切り開くでしょう。

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参考文献：

1. Shang, R., Nelson, T., Nguyen, T. V., Nelson, C., Antony, H., Abaoag, B., Ozkan, M., & Ozkan, C. S. (2025). 固体リチウム電池の包括的レビュー：高速充電特性とイン・オペランド診断. Journal of Power Sources, (Version of Record), published 12 2025年6月. Received 26 2025年2月; revised 21 2025年4月; accepted 9 2025年6月. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2025.235056