最近、第10回 起点リチウム電池産業年会において、LEADは「破界・精工　全固体電池量産新基準の定義付け」をテーマに講演を行い、次世代の全固体電池向け高効率量産積層ソリューションを正式に発表しました。同ソリューションは、従来の全固体電池の積層及び切断・積層工程において実現しにくい「精度・歩留まり・生産性」三つ並立の課題を解決しました。全固体電池量産化に向けて重要な一歩を踏み出したことが示されました。

量産のボトルネック

技術課題から生産性向上への進化

全固体電池は、安全性、エネルギー密度、サイクル寿命といった総合性能に優れるので、蓄電分野における次世代のコア技術として広く期待されています。しかし、全固体電池の製造工程は、従来の液体系電池、さらには移行段階にある半固体電池とは、顕著な差異があります。全固体電池生産ラインの更新率は80～90％に達すると見込みます。ほぼ異なる技術体系に属するとみられています。

一方、固体電解質材料は液系電池材料と比べて脆くて、粉じんが発生しやすいという特性があります。電極表面に粉じんや材料クズなどが残留すると、歩留まり低下や性能劣化を招く可能性が高いです。また、電解液を持たないという内部構造のため、セルの積層精度には従来以上に厳しい要求が課されます。これが量産化を阻むところとなっています。

全固体電池量産には、高精度を追求するというより、生産性、歩留まり、信頼性のバランスをとるほうが大事なことであると指摘されました。生産性が低く、歩留まりが安定しないとすれば、たとえ高精度を実現していても規模化生産には結び付かず、量産化を推進することは難しいとしています。

技術イノベーション

三つの方面から製造の考え方を見直し

今回発表されたソリューションは、「効率化・知能製造」を中核に据え、多方面での技術イノベーションによってラボレベルから量産化への移行を実現しました。

圧倒的な生産効率（0.35s/pcs）

単ステーションの積層速度が0.35s/pcsに向上されました。精度を確保する同時に、生産性が業界の平均水準を上回りました。量産化に求められる経済基盤を築きました。

無損傷生産（歩留まり確保）

脆性材料への対応として、「生体模倣型吸着パッド＋気流緩衝システム」を採用し、極板の非接触、低応力搬送を実現しました。さらに特許取得済の圧痕技術を組み合わせることで、硫化物系や酸化物系材料の破損率をほぼゼロまで低減し、歩留まりを根本から確保しました。

 コストダウンと生産性向上（投資最適化）

 「両面封止フレームのオンライン製造＋切断・積層一体化」という技術を開発し、設備に単板カット、積層、封止フレームの三つ機能が組み込まれました。

成果として、スペース占有を50％削減、初期投資を30％低減しました。モジュール化設計により、異なるセルサイズ及び技術工法（硫化物系や酸化物系）に柔軟に対応できるようにして、生産コストを大幅に削減しました。

また、このソリューションにはナノレベルの粉塵捕集システム及びマイクロ秒単位の環境モニタリングシステムが導入されました。硫化水素や水分、酸素の侵入、さらには有毒ガスの外部漏出を防ぎ、安全な製造環境を構築しました。

全工程対応

「単体機器」から「ターンキーソリューション」へ

世界でも数少ないエンドツーエンドの電池設備メーカーとして、LEADは全固体電池の量産化に注目を集めています。積層装置に加え、電極製造、電解質膜製造及びラミネート、セル組立、緻密化、高圧充放電を含む全工程向けのターンキーソリューションを提供しています。

全固体電池産業は大きな可能性を秘める一方、量産化への道のりは依然として長いです。今回発表された次世代の高効率積層機は、精密設備を通じて業界課題を解決するための第一歩とみられています。今後もサプライチェーンのパートナーと手を携え、技術イノベーションを加速し、全固体電池の開発から規模化生産への移行を推進していきます。世界の新エネルギー産業の高品質な発展に貢献していきます。