トヨタの製造現場で｢今､起きている事｣のすべて モノづくりワークショップで見た挑戦の果実

リン酸鉄リチウム系電池は、日本で普及する三元系リチウム電池で使うニッケルやコバルトなどの価格が高価な材料を使わないため、トータルコストが安い。ただし、三元系に比べてエネルギー密度が低く、バイポーラ型の採用で電池容量を稼ぐ方法をトヨタは考案した。

バイポーラ型は、従来のモノポーラ型と違い、集電体に正極と負極を持ち、その間にセパレーターを持つ構成方法。HEV（ハイブリッド車）用の電池では、2021年にバイポーラ型ニッケル水素電池を量産化しており、この技術を次世代BEV向けの超大型バイポーラ構造に応用する。

現行アクアで初搭載されたバイポーラ型ニッケル水素電池（写真：トヨタ自動車）

これにより、部品点数はモノポーラ型の1/3になるという。電池パックの実物を改めて見たが、全体としてかなり薄くなり各種配線などが少ないこともわかった。

こうしたバイポーラ型LFPのメリットを最大限に引き出すために、HEVで培ってきた技術を活用することに加えて、FCEV（燃料電池車）の精密塗工のノウハウとデジタル技術を駆使している。

デジタル技術による「検討」も欠かせない

精密塗工については、集電体（金属箔）の正極または負極（活物質）を塗ることに、課題がある。高速切替バルブや瞬間圧力昇降バルブによって厚みを均一に塗ること、また塗る箇所と塗らない箇所を綺麗に塗りわけることが必要だ。

トヨタによると、バイポーラ型LFPではFC（燃料電池）と比べて数倍の厚塗りが必要であり、または間欠塗工のため、FC向けの特許である液供給を止めた瞬間に吸って戻す「サックバック機構」を採用した。実際、間欠塗工の工程を見ると、高速かつ綺麗に塗れていることがわかった。

デジタル技術については、貞宝工場で見た製造設備の最適化を検討するMBD（モデルベース開発）を用いて、量産に向けた設備開発や実機の製作を進めている。

設備づくりへのデジタルツイン活用（写真：トヨタ自動車）

混錬機、プレス機、塗工・乾燥機、セル組付機、注液機、モジュール組付機器、活性化装置など、製造工程での各機器をデジタル上で再現するデジタルツイン化。これによって、最適な物流や人の動線をデジタル上で検討する。