超高エネルギー密度型革新電池「SHUTTLE Battery」などの革新的蓄電技術で、次世代型エネルギーシステムの開発を目指す[CONNEXX SYSTEMSに聞く、次世代電池の現状と今後の展望]

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CONNEXX SYSTEMS株式会社　創業者/代表取締役CEO塚本 壽氏

太陽光発電や風力発電など、日照や気象の影響を受けやすい再生可能エネルギーを活用するためには、電力を蓄え、必要な時に放出できるよう、充電して繰り返し使用できる「二次電池（蓄電池）」が重要な技術となります。普及が進むEVや身の回りにあるモバイル機器には、エネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池（LIB）が利用されていますが、低炭素社会を実現するためには、現状のLIBを遥かに超えるエネルギー密度を実現する、「革新的二次電池」の開発が急務とされています。

今回の連載は全3回の構成とし、革新的蓄電技術による次世代エネルギーシステムの開発を目指すCONNEXX SYSTEMSに、カーボンニュートラル実現に向けたさまざまな蓄電池システムと、同社が実用化を目指す超高エネルギー密度型革新電池「SHUTTLE Battery^TM」を中心に、次世代電池の現状や今後の展望についてお話を伺います。（執筆：後藤銀河　撮影：編集部）

＜プロフィール＞
CONNEXX SYSTEMS株式会社
創業者/代表取締役CEO　塚本 壽氏
京都大学工学部化学工学科卒業後、日本電池株式会社（現GSユアサ）入社。（The University of Aberdeen 理学博士号取得）1998年に Quallion LLC(LA, USA)を設立し、CEO/CTO就任 。医療、衛星、軍事用など、高信頼性リチウムイオン電池を開発・製造し、国際電池・材料学会技術賞、フロスト・サリバン賞、Boeing社Technology Supplier Awardを受賞するなど、特殊用途リチウムイオン電池分野において卓抜した業績を残した。2011年CONNEXX SYSTEMS株式会社設立、代表取締役就任。

――初めに御社の事業について、ご紹介いただけますでしょうか？

［塚本氏］CONNEXX SYSTEMSは、これまでにない全く新しい蓄電技術、蓄電池及び蓄電システムを開発、提供することにより、より理想的な次世代のエネルギーインフラを創出することを目指しています。

弊社のコア・コンピタンス（他社に真似できない核となる能力）は、革新的な蓄電池技術であり、ユニークな開発パイプラインを有していることです。具体的には、種類の異なる複数の蓄電池を一体化し、電池システムの性能向上、最適化をはかるハイブリッド技術「BIND Battery^®（バインドバッテリー）」、入出力密度をとことん高めたハイパワーLIB「HYPER Battery^TM（ハイパーバッテリー）」、そして鉄と空気の反応を利用して、LIB の数倍のエネルギー密度を実現する、超高エネルギー密度型革新電池「SHUTTLE Battery^TM（シャトルバッテリー）」を研究開発の柱としています。

同社のコア・コンピタンス概念図　画像提供：CONNEXX SYSTEMS

［塚本氏］足元の収益事業としては、既存のLIBを用いた産業用蓄電システム（ESS：Energy Storage System）のファブレス製造・販売をしています。近年、LIBにしてもESSにしても技術的な差別化が難しくなっており、中国企業などとのコスト競争は厳しくなってきています。そのような中、当社は、開発型スタートアップとして企画設計に特化し、自社工場を持たないファブレス形態を採ることで、コストを大幅に抑えると共に、日本の電力事情など顧客ニーズの顕在化を迅速にキャッチアップし、それらを柔軟に製品やサービスに反映させることで差別化を図り、迅速かつきめ細やかな技術支援やアフターサービスを提供することなどを訴求し、製品を展開しています。

そして、将来に向けた事業戦略としては、こうした収益事業により基盤を造りつつ、BIND Battery^®技術を用いた中古車載LIBのリユース（産業用ESSへの二次利用）や、LIBを遥かに超えるエネルギー密度を実現するSHUTTLE Battery^TMなど、明確に差別化され、圧倒的な優位性を有する技術を実用化し、それらをもってグローバル展開を図ろうと考えています。

課題はあるものの、当面はLIBが二次電池の主流

――御社のコア技術にもLIBに関連したものがありますが、LIBの今後についてどのようにお考えですか？

［塚本氏］元々、充放電できる電池の主な正極としてはニッケルと鉛しかなくて、およそ300年間ニッケル電池と鉛電池が使われてきました。それが1990年代になってリチウムが登場し、3つ目の二次電池ができたわけです。リチウムは原子番号3、周期率表で見ても一番軽い金属ですから、これ以上の活物質、反応物はないと思います。LIBは、正極材や負極材を変えながら今後も性能向上していくでしょうし、当面は二次電池の主流であり続けると見ています。

鉛であれリチウムであれ、主な電池の不具合は、液漏れとショートです。電解質を固体にすれば液漏れの恐れはなくなりますから、LIBの進化の方向性としては全固体電池になるでしょう。今は負極のグラファイトなどの層間にリチウムイオンを入れて使っていますが、酸化還元電位の低い金属リチウムをそのまま電極に使えばエネルギー密度が高くなるため、金属リチウムを負極材料に使う全固体電池が主流になっていくと思います。

――御社の現在の収益事業も、LIBを使ったものが中心、ということですね。

［塚本氏］現在は、冷蔵庫ぐらいの大きさの産業用中型ESS「BLP^®」の製造販売が主軸になっています。主な用途は、カーボンニュートラルへの取り組みとしての太陽光発電の自家消費や、ピークカット／シフト、そしてBCPを目的とした停電対策で、工場やホテル、医療・福祉施設などでご活用いただいています。最近では、顧客からの要望に基づき、重塩害地域にも設置可能な耐塩害モデルもラインナップしました。さらに、大口需要家やグリッド向けにMWhクラスの大規模ESSを展開していく準備を進めています。こうした既存のLIBベースの製品は、中国でOEM製造しておりますが、日本国内の顧客ニーズ、使用環境を十分に考慮した企画・開発と、導入設置から設置後に至るまでの、きめ細かいエンジニアリングサービスを提供可能であることを強みとしています。

先ほども申し上げましたが、そうした形で事業基盤を確立しつつ、明確に差別化され、圧倒的な優位性を有する技術を実用化し、本格的にグローバル展開を図るという構想を持っています。

――ありがとうございます。では次にBIND Battery^®についてご紹介いただけますか？

［塚本氏］BIND Battery^®は、鉛蓄電池とLIBといったように種類の異なる二次電池を並列接続することにより、各々が単独では達成し得ないような安全性や低温特性、用途毎の最適設計などを実現するハイブリッド電池技術で、日米欧で特許を取得しています。

ネットワーク・アーキテクチャIBを組み合わせた「BIND Battery^®」　画像出典： CONNEXX SYSTEMS株式会社コーポレートサイト | 研究開発 | BIND Battery^®

――上図のように鉛蓄電池とLIBを並列に組み合わせた、ということでしょうか？

［塚本氏］そうです。鉛蓄電池はLIBパックの横に小型のものを貼り付けているだけで、特にセンシングも不要です。LIBには過充電によって熱暴走を起こすというリスクがあり、過充電防止が重要です。また、極端な高温や低温時には放電容量が急激に落ちるという欠点があります。一方で、鉛蓄電池は過充電に対しても強いですし、高温や低温でも利用できる特性を備えています。この性能の異なる二つの電池をBIND Battery^®技術によって複合化し、良いとこ取りをするということです。

――特にEVの設計に携わっていると、12V系とLIBなど高電圧系は分けるという考え方になりがちですが、これを並べて一つの充電池にするということですか。とても画期的な発想だと感じます。

［塚本氏］これは異なる電池をつなぐという、ある意味タブーを犯しているように思えるかもしれませんが、電圧や電流をきちんと管理してやればなんの問題もありません。

現在、このBIND Battery^®技術を用いて中古車載LIBをリユースする産業用蓄電システムの開発を進めています。世界各国で中古車載LIBのリユースに取り組む企業が出てきていますが、その多くは、LIBパックをリビルドして使おうとするものです。ただ、そのような手をかけるとコスト高になってしまい、あまり実用的ではないのではないか、と思います。

まだ開発段階ですが、BIND Battery^®技術を用いる当社システムのコンセプトは、No Modification、つまり全く改変せずに、中古車載LIBを高電圧環境下で用いる産業用蓄電システムとしてリユースしようというもので、コストも抑えられるし、リユースの段階で二酸化炭素（CO　₂）が排出されることもなく、カーボンフットプリント（※）という点でも、非常に大きなセールスポイントになります。
※ 商品・サービスの原材料調達から廃棄・リサイクルに至るまでの、ライフサイクル全体を通して排出される「温室効果ガスの排出量」を追跡し、得られた全体の量をCO₂量に換算して表示する仕組み。

――EVから降ろしたLIBをBMS込みでパックごとそのまま使っているということですね。鉛蓄電池は電圧だけ合わせてバッファのように接続するという理解で正しいでしょうか？

［塚本氏］はい、そのようにイメージしていただいて結構です。現段階では、シンプルな構成で試験・評価を行っていますが、最終的には、さまざまなメーカー、車種で用いられた中古車載LIBを混在した形で使えるようにしたいですね。

――中古のEVバッテリーをあえて分解せずオリジナルのまま使うことで、異なるメーカーの電池でも簡単に接続、運用ができるということですね。

［塚本氏］BIND Battery^®という技術は、有機溶媒系電池と水溶液系電池を組み合わせるという形で特許を取得していますので、LIBと鉛充電池の組み合わせだけでなく、LIBとニッケル水素電池の組み合わせなど、幅広い応用が可能です。今後グローバルに展開していける技術だと考えています。

次回は、「LIBの数倍のエネルギー密度、超高エネルギー密度型革新電池「SHUTTLE Battery^TM（シャトルバッテリー）」を中心にお話を伺います。

取材協力

CONNEXX SYSTEMS株式会社

ライタープロフィール
後藤　銀河
アメショーの銀河をこよなく愛すライター兼編集者。エンジニアのバックグラウンドを生かし、国内外のニュース記事を中心に誰が読んでもわかりやすい文章を書けるよう、日々奮闘中。