電気自動車（EV）向け電池では、次世代技術として期待される全固体電池に先立ち、シリコン負極の実用化が存在感を強めている。完成車メーカーや電池各社は、航続距離の延伸や充電時間の短縮につながる技術として採用拡大を急いでおり、今後は量産化とコスト競争力が普及のカギになりそうだ。

EV専門メディアのInsideEVsが18日（現地時間）に報じたところによると、General Motors（GM）はシリコン負極を短中期の有力な次世代電池技術と位置付けている。

GMで電池・サステナビリティ部門を統括するカート・ケルティは、米サンフランシスコで開かれた「GM Empower Conference」で、「シリコンが次世代の負極技術になると考えている」と述べた。その上で、短中期的にはシリコン負極の比率が高まるとの見方を示した。

負極は、充電時にリチウムイオンを取り込み、放電時に放出する電池の基幹部材だ。現在のEV用電池では黒鉛系負極が主流だが、採掘や加工が特定地域に偏っており、供給網リスクが課題とされてきた。とりわけ電池用黒鉛の加工は9割超が中国に集中している。業界では、黒鉛に代えてシリコンの比率を高めることで、エネルギー密度を大きく引き上げられると期待している。

シリコンは同じ体積でも黒鉛より多くのリチウムイオンを保持できる。このため、航続距離の延伸や急速充電性能の改善に有利とされる。一方で、充放電時の膨張が大きいという課題があり、現時点では純シリコンではなく、黒鉛と混合する方式が主に研究・実用化されている。

シリコン負極は、すでに一部で実用段階に入っている。高価格帯スマートフォン向け電池では関連技術の採用が進んでおり、自動車向けでも適用範囲が広がり始めた。

業界では、全固体電池の本格商用化にはなお数年を要するとみる向きが多い。このため、足元で性能改善を実現できる現実的な選択肢として、シリコン負極への関心が高まっている。

電池メーカー各社も、性能改善の具体例を打ち出している。米電池スタートアップのAmprius Technologiesは、従来電池で約310マイル（約499キロ）走行するEVについて、同社のシリコン負極電池を採用すれば最大574マイル（約924キロ）まで航続距離を伸ばせるとしている。米Silaも、高シリコン負極材を用いれば、電池パックのサイズを増やさずに航続距離を約20％向上できると発表した。

実車への採用例も出てきた。英国の超高性能EVハイパーカー「McMurtry Speirling」は、Group14とMolicelのシリコン負極技術を採用し、停止状態から時速60マイル（約97キロ）まで1.55秒で加速する性能を実現した。

Mercedes-Benzも、新型AMG GTのEVにシリコン含有負極を採用した。同社によると、最大600kW級の超急速充電に対応し、電池残量10％から80％まで約11分で充電できるという。

もっとも、普及に向けた課題は量産化とコスト競争力にある。現状では高性能車向けの採用が中心だが、業界は普及価格帯のEVへの展開を視野に入れる。Silaは米ワシントン州モーゼスレイク工場で、年間最大5万台分のEVに供給可能なシリコン負極材の生産能力を確保した。需要拡大に応じて、最大250万台規模まで能力を引き上げる計画としている。すでにMercedes-Benzやパナソニックなどと供給契約を結んでいる。

Group14も、SKとの合弁による韓国国内の生産拠点を通じてシリコン負極材の量産を始めた。工場は年産10GWh規模で設計され、10万台超のEV向け電池材料を供給できる水準とされる。

GMは、単一の電池方式に依存しない戦略を維持している。ケルティは、車種や用途に応じて複数の電池技術を使い分ける方針を明らかにした。現在は主力EVに高ニッケル系電池を採用し、Chevrolet Boltにはリン酸鉄リチウム（LFP）電池を搭載している。2028年に発売予定の大型SUVとピックアップトラックには、低コストのリチウムマンガンリッチ（LMR）電池を採用する計画だ。さらに、電力系統向けのエネルギー貯蔵システム（ESS）向けに、ナトリウムイオン電池の開発計画も最近公表した。

一方で、全固体電池の研究も並行して進めている。ケルティは「研究所には複数の全固体電池のプロトタイプがあり、現在試験を進めている」と説明し、「どの技術が最先端なのかを常に見極めなければならない」と述べた。

EV電池の競争が単一技術に収れんするとの見方は強くない。足元では、航続距離と充電性能を改善できるシリコン負極が現実解として存在感を増し、全固体電池はより長期の次世代技術として開発が続く構図だ。今後は、シリコン負極電池の量産拡大とコスト低減、普及車種への採用スピードが競争力を左右しそうだ。