「メルセデス・ベンツ EQS」固体電池で1,000kmの航続距離を達成！その高性能固体電池はどのように開発されたのか？

メルセデスEQS：固体電池で1,000kmの航続距離を達成。メルセデスの固体電池は4年後に登場予定。新型の固体電池を搭載したEQSが1,000kmを走行し、通常の電池比で25％の航続距離向上を実現。市場投入は間もなく予定されている。シュトゥットガルトのエンジニアたちはどのようにしてこの成果を成し遂げたのか？

メルセデスは、約4年後に電気自動車に固体電池を搭載する計画だ。開発責任者のマルクス シェーファー氏は最近、「Automobilwoche」誌に対し、この革新的なバッテリー技術が2030年までにメルセデスの量産車に採用されると発表した。シュトゥットガルトの同社は、この新しいバッテリーがコスト削減に役立つと確信している。

春から、量産に近いプロトタイプがイギリスで集中的な路上試験を受けている。その試験では、短期間で記録が達成された。改良された「メルセデスEQS」は、1回の充電で1,000km以上の航続距離を達成した。固体バッテリーは、F1のバッテリー専門チームであるAMGとの共同開発により誕生した。

メーカーによれば、この新しいエネルギーストレージを搭載した「EQS」プロトタイプは、同等の量産型バッテリーを搭載した電気自動車「Sクラス」の航続距離を25％上回った。固体バッテリーの核心部分は、米国のバッテリーメーカー、「ファクトリアル エナジー（Factorial Energy）」のセルだ。そして「EQS」のテストは現在も継続中だ。

重量とサイズは標準バッテリーと同等

メルセデスによれば、新開発のバッテリーは、量産型「EQS」に搭載されているエネルギーストレージと寸法および重量において同等だ。これは、世界初の道路走行可能な乗用車用リチウム金属固体バッテリーを搭載した車両だ。

テストのため、メルセデス・ベンツは「EQS」に「軽微な改造」を施し、個体電池を組み込んだ。「路上テストは、この最先端のバッテリー技術を量産車に統合する可能性について、重要な知見を提供してくれるでしょう」と、メルセデス・ベンツの技術責任者マークス シェーファー氏は述べている。

重要な点は、他の多くの固体バッテリーに関する研究プロジェクトとは異なり、これは量産前の段階にある成熟した設計であるとのことだ。なぜなら、個々のセルの開発や試験管での実験とは異なり、メルセデス・ベンツはエネルギーストレージの具体的な特性をすでに公表しているからだ。

これは新しいことだ。これまで、メーカーは新しい奇跡のバッテリーの重量について沈黙を守ってきたからだ。そしてこれは重要なことだ。業界は、この新技術の最大の効果として、軽量化を期待しているからだ。

バッテリーの容量は充電状態に応じて増減

メルセデス・ベンツはエネルギー密度についても予測している。テストされたバッテリーに採用されている原理に基づき、セルレベルで450ワット時/キログラムまで向上する可能性がある。現代のバッテリーは、その約半分の値を提供している。このエネルギー密度がバッテリー重量に1:1で反映されないのは、固体バッテリーでは追加の材料が必要だからだ。

メルセデスはここでも設計に関する興味深い詳細をいくつか明かしている。例えば、「EQS」の固体バッテリーは「革新的な浮動式セルキャリア」を採用している。バッテリーが充電されると電解液が膨張し、放電時には収縮する。

この体積の変化に、バッテリーは空気圧アクチュエーター、つまり圧縮空気で制御されるミニスイッチによって自動的に反応する。セルキャリアは、充電状態に応じて、その容器内で大きくなったり小さくなったりする。

車両はドイツの道路でもテスト中

この設計は、メルセデスが2022年から出資している米国の企業、「ファクトリアル エナジー」が特許を取得した。「ファクトリアル エナジー」は実験用バッテリーのセルを提供した。このバッテリーは、子会社の「Mercedes-AMG High Performance Powertrains（HPP）」のF1モータースポーツ専門家が、メルセデス・ベンツ バッテリー技術センターと協力して開発した。メーカーによれば、車両での最初のラボテストは2024年末にシュトゥットガルトで実施された。

ファクトリアル エナジーは電解液に硫黄化合物を用いた実験を行っている

固体電池は、長年、従来のリチウムイオン電池の進化形として注目されてきた。今回の新技術は、陽極と陰極の間にある電流を伝導する層である電解液の性質にある。従来のように液体ではないため、重量を削減できる。副次的な効果として、バッテリーは低温下でも感度が低く、発火しにくい特性を持っている。

最近、「ファクトリアル エナジー」は硫黄ベースの電解質をテストした。ファクトリアル エナジーが「ソルスティス（Solstice）」と名付けたこのようなバッテリーモデルは、メルセデスと共同で開発されている。メルセデスによれば、この技術で市場をリードする米国のメーカーは、この技術により電気自動車の航続距離を最大80% 延長できると自信を示している。

他のメーカーもメルセデスに対して固体電池を製造予定

興味深い副次的な点として、メルセデスを含む他のメーカーも多角的なアプローチを採用しているようだ。最近、中国のバッテリーメーカー、「ファラシス（Farasis）」が硫化物ベースの固体電池セルのパイロット生産を開始することが明らかになった。

「ファラシス」は、市場対応の電流容量60アンペア時（約20kWh）の最初のサンプルセルを戦略的パートナーに供給する予定だと発表した。目標とするエネルギー密度は400ワット時/キログラムだ。これは「ファクトリアル エナジー」のバッテリーよりも低い数値だが、従来の液体電解質を使用したバッテリーよりもはるかに高い数値だ。

重要な戦略的パートナーは、2020年からこの中国企業に出資しているメルセデスだ。「ファクトリアル エナジー」の硫化物ベースのバッテリータイプとの関連は不明だ。

結論：
このようなニュースは嬉しい。ついに固体電池が、実走行試験段階に入ったのだ。しかも、それは、よく知られた、最も古い自動車メーカーによるものだ。メルセデス・ベンツは、世界初の自動車メーカーとして技術的な課題を克服し、コンセプトの量産化に近づいているようだ。ニオからトヨタまで、他のメーカーは発表以上の進展はないため、まだその段階には至っていないようだ。これは、ヨーロッパがテクノロジー開発において、まだ遅れを取っていないことを示している。

Text: Roland Wildberg
Photo: Bild: Mercedes-Benz AG