EV電池市場におけるCATLなど中国勢の台頭　CATLの特徴は何か？CTP技術とは何か？

この記事で分かること

EV電池市場におけるCATLなど中国勢の台頭

　EV電池市場において、中国勢が世界を席巻していることが報じられています。CATLなど中国勢の台頭により、これまで市場を牽引してきた日本のパナソニックや韓国のLGエネルギーソリューション、SKオンなどのメーカーは、シェア争いで厳しい立場に置かれています。

　https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC08BB50Y5A800C2000000/

　EV電池市場における中国勢の席巻は、単なるコストや量産力だけでなく、技術革新、サプライチェーンの掌握、そして戦略的な市場投入によって実現されたものです。

CATLのEV電池の特徴はなにか

　CATL（Contemporary Amperex Technology Co., Ltd.）は、EV電池市場のトップ企業として、その技術力とコスト競争力で世界をリードしています。同社のEV電池の主な特徴は以下の通りです。

1. 多様な製品ラインナップと技術ポートフォリオ

　CATLは特定の種類の電池に特化するのではなく、様々な顧客のニーズに対応するため、多様な化学システム（電池の種類）を開発・提供しています。

• LFP（リン酸鉄リチウム）電池: LFP電池は、三元系電池に比べてコストが安く、寿命が長いという特徴があります。CATLは、このLFP電池の技術を大きく進化させ、航続距離やエネルギー密度を向上させています。特に、第2世代「Shenxing（神行）」バッテリーは、5分の充電で520km走行できる超急速充電性能を持ち、低温下でも性能を維持できるといった特徴があります。
• 三元系電池: ニッケル、コバルト、マンガンを正極材に使用した三元系電池は、高いエネルギー密度を誇り、高価格帯のEVや長距離走行を目的とした車種に多く採用されています。CATLは、高ニッケル化技術などを通じて、航続距離を最大1,000kmまで伸ばす製品も開発しています。
• ナトリウムイオン電池: CATLは、リチウムに比べて資源が豊富なナトリウムを正極材に用いたナトリウムイオン電池「Naxtra（ナクストラ）」を量産化しました。これにより、リチウム資源の供給不安を軽減し、コスト削減に貢献しています。特に低温環境下での性能維持に優れており、寒冷地でのEV利用に適しています。
• 凝集態電池（Condensted Battery）: 次世代電池として、CATLは半固体状態の凝集態電池も開発しています。高いエネルギー密度を誇り、航空機への応用も視野に入れた技術です。

2. 高い技術力とイノベーション

　CATLは、以下の技術革新により、製品の性能を飛躍的に向上させています。

• CTP（Cell to Pack）技術: CTP技術は、電池セルをモジュール化せず、直接パックに搭載することで、エネルギー密度を高め、コストを削減する技術です。これにより、電池パック内の空間を効率的に利用し、同じスペースにより多くのエネルギーを詰め込むことができます。
• 超急速充電技術: 上記の「Shenxing」バッテリーに代表されるように、CATLは超急速充電技術に強みを持っています。短時間で充電を完了できることで、ユーザーの利便性を大幅に向上させ、充電待ちのストレスを軽減します。
• 低温性能の向上: 一般的に、リチウムイオン電池は低温環境下で性能が低下しますが、CATLは独自の技術でこの課題を克服し、低温環境下でも高い性能を維持できる電池を開発しています。

3. サプライチェーンの垂直統合

　CATLは、原材料調達から電池セルの製造、パックの組み立て、さらにはリサイクルに至るまで、サプライチェーン全体を自社内で完結させる「垂直統合型」のビジネスモデルを採用しています。これにより、以下のようなメリットがあります。

• コスト競争力の強化: サプライチェーン全体を管理することで、製造コストを削減し、高いコスト競争力を維持しています。
• 供給の安定化: 主要な原材料の確保を自社で行うことで、外部環境の変化による供給リスクを低減し、安定供給を実現しています。
• 品質管理の徹底: 製造プロセス全体を一貫して管理することで、高い品質を維持し、製品の信頼性を高めています。

　これらの特徴により、CATLはテスラ、BMW、メルセデス・ベンツ、フォルクスワーゲン、トヨタなど、世界の主要自動車メーカーに広く採用され、EV電池市場における圧倒的な地位を築いています。

CTP技術とは何か

　CTP技術とは、「Cell to Pack（セル・ツー・パック）」の略で、電気自動車（EV）用バッテリーの製造方法の一つです。

仕組み

　従来のEVバッテリーは、個々の電池の最小単位である「セル」を多数集めて「モジュール」という箱に収め、そのモジュールをさらに大きな「パック」にまとめて車両に搭載していました。CTP技術は、この中間段階の「モジュール」を廃止し、多数のセルを直接バッテリーパックに組み込むことで、バッテリーの構造をシンプルにするものです。

メリット

この技術により、以下の利点がもたらされます。

• エネルギー密度の向上: モジュールを排除することで、バッテリーパック内部のスペースを有効活用できます。これにより、同じ体積により多くのセルを搭載でき、エネルギー密度を10～15%向上させることが可能です。
• コスト削減: モジュールや関連部品が不要になるため、部品点数を最大40%削減でき、製造コストを大幅に引き下げることができます。
• 熱管理の簡素化: 構造がシンプルになることで、冷却システムの設計も簡素化され、熱管理の効率が向上します。

　　CTP技術は、CATLが先駆けて開発し、現在ではEV電池業界の主流となりつつあります。

超急速充電出来る理由は何か

　EVバッテリーが超急速充電できる理由は、主に「電気を流しやすくする素材・構造の革新」と「熱を効率よく管理する技術」の2つにあります。

1. バッテリー内部の技術革新

　超急速充電を実現するには、バッテリー内部で大量のリチウムイオンが短時間で効率よく移動する必要があります。そのために、以下のような技術が開発されています。

• 電極材料の改善: 従来よりもリチウムイオンが吸着・脱着しやすいように、電極（特に負極）の素材や表面構造をナノレベルで改良しています。これにより、イオンの移動がスムーズになり、充電速度が大幅に向上します。
• 電解質の進化: イオンが移動する媒体である電解質も、より高速でイオンを運べるように改良されています。CATLの「神行」バッテリーでは、「超電導電解質」と呼ばれる技術が採用され、イオンの移動速度が向上しました。
• イオン移動経路の最適化: バッテリー内部に「イオンと電子の高速チャネル」を構築し、リチウムイオンが抵抗なく移動できる経路を確保しています。

2. 高い熱管理技術

　急速に大量の電気を流すと、バッテリーは発熱し、性能劣化や安全上のリスクにつながります。超急速充電を安全に行うには、この熱を効率的に管理することが不可欠です。

• 冷却システムの最適化: 高速充電時の発熱を素早く冷却するため、バッテリーパック内部の冷却システムが進化しています。液冷システムなどが採用され、セル一つひとつの温度を監視・制御することで、発熱を抑えながら高出力を維持します。
• BMS（バッテリーマネジメントシステム）の高度化: BMSは、バッテリーの状態（電圧、電流、温度など）をリアルタイムで監視し、最適な充電を行うための制御システムです。このシステムが充電電流を動的に調整することで、過剰な発熱やリチウムの析出（劣化の原因）を防ぎ、安全性を確保しています。

EV電池の今度の動向予測は

　EV電池の今後の動向は、技術革新、コスト競争、サプライチェーン、そして環境への配慮という複数の側面から予測されます。

1. 次世代電池の本格的な開発競争

　現在主流のリチウムイオン電池（特にLFPと三元系）の技術改良は引き続き進みますが、それに加えて、次世代電池の実用化が本格化します。

• 全固体電池: 最も期待されている技術の一つです。液体電解質を固体にすることで、エネルギー密度の向上、充電時間の短縮、そして何より安全性の向上が見込まれます。トヨタや日産といった日本の自動車メーカーは、2020年代後半から2030年頃の量産化を目指しており、競争が激化すると予測されます。
• ナトリウムイオン電池: ナトリウムはリチウムに比べて資源が豊富で安価なため、コスト削減に大きく貢献します。CATLなどが既に実用化を進めており、リチウムの供給不安を補う代替手段として、主に低価格帯のEVや定置型蓄電池での普及が予測されます。
• 半固体電池、その他の新技術: 全固体電池への過渡期として、半固体電池の開発も進んでいます。また、リチウム硫黄電池やフッ化物イオン電池など、リチウム以外の元素を用いた新技術の研究も継続され、ブレークスルーが期待されます。

2. コストと性能のバランス

• 「安価で高性能」なLFP電池の進化: 中国勢が強みを持つLFP電池は、技術革新により航続距離の課題を克服し、三元系電池と肩を並べる性能を持つようになります。これにより、LFP電池は低価格帯だけでなく、より幅広い車種に採用される見込みです。
• 価格競争の激化: EV市場の拡大に伴い、バッテリーの価格競争もさらに激しくなります。生産規模の拡大と技術の進歩により、バッテリーパックの価格は今後も下落傾向が続くと予測されます。

3. サプライチェーンと地政学的リスク

• 資源の確保と多様化: リチウム、コバルト、ニッケルといったEV電池の主要な原材料の安定供給が、引き続き重要な課題となります。中国はサプライチェーンを掌握していますが、米国や欧州も国内での鉱山開発や精錬施設の建設を加速させ、中国への依存度を下げようとします。
• バッテリーリサイクルの義務化と循環経済: 使用済みEVバッテリーからレアメタルを回収・再利用するリサイクル技術の重要性が高まります。環境規制の強化に伴い、バッテリーのリサイクルが義務化される動きも出ており、バッテリーの「再利用（Second life）」や「循環経済」が新たなビジネスモデルとして成長すると予測されます。

4. ソフトウェアと統合技術

• BMSの高度化: バッテリーマネジメントシステム（BMS）は、AIなどを活用してバッテリーの寿命、安全性、充電効率を最適化する方向に進化します。
• 車体への統合: バッテリーを車体の構造体の一部として組み込む「Cell to Chassis（CTC）」や「Structural Battery」といった技術が普及し、車両の軽量化や居住空間の拡大に貢献します。

　これらの動向は相互に影響し合い、今後のEV市場の勢力図を大きく変えていく可能性があります。