リチウムイオンバッテリーは、今やスマートフォンなどの小型家電に欠かせないエネルギー源だ。これまでは高出力と高い安全性を要する大型機器や産業用機械には向いていないとされてきたが、日本製の最新鋭潜水艦が世界で初めてリチウムイオンバッテリーを搭載するなど、そのデメリットは覆されつつある。戦場から日常生活まで、リチウムイオンバッテリーがあらゆるシーンを支える時代がすぐそこまで来ている。
先月初め、三菱重工神戸造船所で、海上自衛隊の最新鋭通常型潜水艦「おうりゅう」が進水した。2005年から三菱重工と川崎重工が建造する「そうりゅう型」の11番鑑という位置づけだが、世界で初めてリチウムイオンバッテリーを搭載したことで巡航速度、航続距離、連続潜水時間などが大幅にアップしており、事実上の次世代鑑だと見る向きも多い。 原子力を使わない通常型潜水艦は、静音性が求められる戦闘時や作戦行動の際には、エンジンを止めて電力のみで行動する。平時にはディーゼルエンジンを回し、その際に充電を行うというハイブリッド車に近いシステムだ。「おうりゅう」までの世界の通常型潜水艦は、100年前の第1次世界大戦の時代から受け継がれてきた鉛蓄電池を用いてきたが、現代の潜水艦の活動にはその性能が見合わなくなってきている。そのため、「そうりゅう型」では、補助動力装置を用いた非大気依存推進（AIP）システムで鉛蓄電池の性能不足を補ってきた。
AIPでも画期的な性能向上が果たされたが、スターリングエンジンという補助動力装置をメインエンジンと別に搭載するなど、重量・船体容積の増加を余儀なくされることや、システムの複雑化というデメリットもあった。リチウムイオンバッテリーを搭載した「おうりゅう」は、それだけで鉛蓄電池の約２倍の蓄電量と充電時間の大幅短縮、1.5倍以上の繰り返し充放電回数などを実現したため、AIPは廃止された。今後世界で開発される潜水艦も「おうりゅう」のシステムを踏襲することになる可能性が高い。
5年以内に軍用車両などにも普及か
「そうりゅう型」へのリチウムイオンバッテリーの搭載は、当初は5番艦「ずいりゅう」（2011年進水）から予定されていたが、技術開発費不足などから、実現は7年後の11番艦まで待たなければならなかった。潜水艦というヘビーデューティーな機器に求められるリチウムイオンバッテリー技術の革新は、それだけハードルが高いものだったことが伺える。「おうりゅう」に搭載されたGSユアサ製バッテリーは画期的な安全性を実現したとされるが、スマートフォンなどの小型家電ですら最近もバッテリーの発火事故が報じられているからも、全般的には今なお発展途上の技術であるとも言えよう。
イスラエルに本社がある軍事用バッテリーメーカー、Epsilorのマーケティング＆販売部長のフェルクス・フライシュ氏は、「リチウムイオンバッテリーはあらゆるエレクトロニクス産業に大きな影響を与えているが、防衛産業も今、ドラマチックな変化の時を迎えている」と同社のブログ記事に書いている。その理由の一つは、リチウムイオンバッテリーのコストが10年ほど前の5分の1程度まで下がっていることだ。2022年には、さらに現状の半分まで下がるとみられる。また、安全性・信頼性を含む総合性能が上がり、大型の防衛機器での使用に耐えるものも出てきているのは、「おうりゅう」の登場で証明されたところだ。
軍事用でも、無線機、衛星通信機器、熱探知カメラなどのポータブル機器、ECM・ESMなどの電子戦装置などでは、既に10年ほど前からリチウムイオンバッテリーが使われている。フライシュ氏は、昨年8月の時点で、今後5年間で軍用車両、船舶、シェルター、航空機、ミサイルなどの「ヘビーデューティーな機材」にも、リチウムイオンバッテリーの使用は広がると予測している。
近代戦で必須の「サイレント・ウォッチ」
現代の戦争は大国同士の軍隊がぶつかり合うものではなく、民間人に紛れた武装勢力やゲリラとの戦闘がほとんどだ。そうしたケースでは、正規軍の方にも隠密行動が求められる。例えば、各国の陸軍を代表する兵器と言えば主力戦車や装輪装甲車だが、これらにも今は潜水艦のような静粛性が求められている。そのため、各国の軍隊で高性能バッテリーの需要が高まっているという。
現在、アメリカやイスラエルの軍産複合体が「サイレント・ウォッチ」を見据えたリチウムイオンバッテリーを開発中だという。また、デンマーク陸軍は既にリン酸鉄リチウムイオン（LiFePO4）バッテリー搭載型のピラーニャV装輪式兵員輸送車を発注済。イタリア軍が採用しているフレッチャ歩兵戦車、チェンタウロ戦闘偵察車も、次期タイプではリチウムイオンバッテリーを搭載するとみられる。さらに、イスラエルのエイタン装輪装甲車もハイブリッドになると見られ、インド軍も10年以内に2,600両以上のリチウムイオンバッテリーを搭載した歩兵戦闘車を配備しようとしているという。
山の暮らしにも欠かせないリチウムイオンバッテリー
最も過酷な使用状況が想定される軍用で普及すれば、民間でも一気にイノベーションが進む。これまで多くの分野で見られてきたパターンだ。スマートフォン、ノートパソコン、デジタルカメラといった既にリチウムイオンバッテリーの使用が前提となっている小型家電の多くは、現代の都市生活には欠かせないものとなっているが、より過酷な環境で使われる機器も、バッテリー駆動に移行していく流れはある。
筆者は、東京から長野県の山間地に移住して今年で7年目になる。自宅は急斜面に立つ山小屋で、氷点下15度になる冬は薪ストーブで暖を取る生活だ。その薪づくりなどの山仕事に電動工具を使う機会は多い。別荘地の中にあるため、家に電気は引かれているが、コードレスで使える機器であれば使用範囲が広がり、生活の質も上がる。実際、業務用ではガソリンエンジン式が主流のチェーンソーや草刈り機といった大きなパワーを必要とする機材にも、バッテリー式が普及の兆しを見せている。
バッテリー式の電動工具の敷居がエンジン式に比べて低いのは、可燃性で扱いが難しいガソリンを使わず、騒音や排気ガスに悩まされなくて済むことなどだ。最近は各工具メーカーもリチウムイオンバッテリー使用機器の拡充に力を入れていて、共通のバッテリーで動かせるシリーズをラインナップしている。これまではバッテリー駆動が考えられなかったチェーンソーからラジオ、コーヒーメーカーなども出ており、建築業者などのプロだけでなく、一般ユーザーからの注目度も上がっているようだ。
最近は我が家でも新しく揃える工具や家電は、なるべくリチウムイオンバッテリー駆動のものを選んでいる。例えば、同じバッテリーを使えるマキタ製のチェーンソー、Bluetooth対応ラジオ、扇風機といった具合だ。
山間地でかつ寒冷地でもある環境では、デジタルカメラといった従来からのリチウムイオンバッテリー使用機器にも、より高いバッテリー性能が求められる。筆者は現在、カメラマン業の主力にフルサイズミラーレスカメラを使用しているが、これもバッテリー性能が大幅に上がった現行モデルからだ。前モデルも使ってはいたが、氷点下になる冬の自宅周辺や山での撮影では、5分とバッテリーが持たないことも珍しくなかった。そのため、業務用には電池消費がより少ない従来型のデジタル一眼レフを使っていた。それが、バッテリーが新型に変わった現行モデルのミラーレスでは、寒冷地でも一眼レフと遜色なくバッテリーが持つようになったため、ミラーレスへの完全移行に踏み切ることができたというわけだ。
過酷な環境下でも行わる電気自動車のトライアル
山での暮らしでは、都市生活以上にインターネット通信が重要なライフラインになっている。インターネット通販に頼りがちな買い物や情報収集もそうだが、都会を中心に回っている「世間」とのつながりをインターネットを通じて維持できるからこそ、山暮らしが実現できている面も大きい。そうした生活では、スマートフォンやノートPCの電池切れは、都会での生活以上に怖いものだ。その点でも、バッテリーの高性能化は大変にありがたい。
もう一つ、山で絶対に欠かせないのが自家用車だ。都市生活者の間ではハイブリッド車や電気自動車（EV）がかなり普及しているが、山では相変わらずガソリン車が主流だ。寒冷かつ、雪道や山道での走破性が求められる環境では、電気自動車のリチウムイオンバッテリーの性能にはまだ懐疑的にならざるを得ない。冬の夜の山道でバッテリー切れになれば、冗談抜きで命に関わるような環境では、「万が一」も許されないからだ。
こうした不安を見越してか、今年２月、日産のEV「リーフ」の真冬の走行テストが、筆者の自宅に近い長野県・蓼科高原の女神湖周辺で行われた。凍結した湖上や周辺道路での走行レポートがいくつかのメディアに掲載されたが、それらによれば、「e-Pedal」というEV特有のトルク制御により、ガソリン車よりもかえって雪上走行性能は上がっているということだ。
一方で、寒冷環境下では「電費」がガソリン車の燃費以上に悪くなるのは避けようがなく、充電設備が普及しきっていない現状では雪国でEVを選ぶ人はまだ少ない。ただ、こうしたデメリットも、デジタルカメラ用バッテリーが寒冷環境下で通常使用できるレベルにまで性能が上がったように、軍用車両にリチウムイオンバッテリーが普及する頃には克服されているだろう。ヘビーデューティーでもリチウムイオンバッテリーが主役になる時代は、すぐそこまで来ている。ニューズウィークより
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