材料の選択からプロトタイプの構築まで：BMWグループのバッテリーセル・コンピテンス・センターで、未来のバッテリーセル技術が形作られる

オリバー・ツィプセBMW AG取締役会会長とマルクス・セーダー・バイエルン州首相が、BMW AGの新しいバッテリーセル・コンピテンス・センターを訪問。
BMWグループ Image Credit: BMW AG

材料の選択からプロトタイプの構築まで：BMWグループのバッテリーセル・コンピテンス・センターで、未来のバッテリーセル技術が形作られる

• ジプシー「2030年までにエネルギー密度は2倍に
• 次世代電池セルの開発
• 最先端の実験・分析機器
• 業界標準のプロトタイプ・セルの製造
• 持続可能で長期的な資材調達

BMWグループは、電動モビリティの世界で主導的な地位を築きつつあり、バッテリー・セルに関する長年の経験とこの分野における広範な知識を新しいコンピテンス・センターに集約した。ミュンヘンにあるこの施設の目的は、バッテリー・セル技術を発展させ、生産工程を注意深く分析することである。「BMW AG取締役会会長のオリバー・ジプセは、「新しいバッテリー・セル・コンピテンス・センターによって、私たちは羨望の的となるポジションを得ることができます。「現在BMW i3に搭載されている技術をベースとして、2030年までにバッテリー・セルのエネルギー密度を倍増させることができ、その結果、お客様のために自動車の航続距離を延ばすことができるようになります」と述べている。

BMWグループは本日、バイエルン州首相のマルクス・セーダー博士の立ち会いのもと、世界各国のメディア関係者を前に新しいハイテク・コンピテンス・センターを発表し、最先端のラボ、研究施設、プロトタイプ・システムを公開した。

そして、ジプスはこう続けた：「バッテリーセル・テクノロジーは、運転性能とバッテリー・コストの両方に影響するため、電気自動車の攻勢において重要な成功要因です。バリュー・チェーン全体を通して比類のない専門知識を持つ当社は、常に最先端技術を確保しています。私たちは、材料や条件だけでなく、調達したいフォーマットを正確に指定することができます。その結果、私たちは電動化車両の展開を推進するのに理想的な立場にあるのです」。

この新しいコンピテンスセンターは、研究開発からセルの組成や設計、大規模製造への適合性まで、バッテリーセル技術のバリューチェーン全体をマッピングしている。このコンピテンス・センターは、当社の専門知識を余すところなく結集し、さらにその専門性を高めるための基礎を築くものである。この施設では、短い距離と機能横断的なコラボレーションによって、バッテリーセルの完全かつ透明で持続可能な開発が可能になる。ここでは、当初からリサイクルの問題に配慮することが重要である。

BMWグループは、このコンピテンス・センターに総額2億ユーロを投資し、200人を雇用する。この投資により、BMWは技術的な主張を行うだけでなく、雇用と重要な技能の保護にも取り組んでいる。同社は従業員とともに、BMWグループにおける電動モビリティの未来を定義している。「合同労使協議会は、当初からバッテリーセル・コンピテンス・センターにコミットしてきました」と、BMW AGの合同労使協議会副議長であるシュテファン・シュミッドは述べた。「BMWグループの従業員代表は、自動車産業の将来を見据えたこの分野の形成に積極的に関与しており、その目的は、従業員固有の専門知識を社内で発展させることであり、そうすることで、変革の過程において長期的に雇用を確保することである。

バッテリーセル・コンピテンス・センター電極スラリーの注入と混合 画像出典：BMW AG

細胞開発の根底にある素材開発

BMWグループは新コンピテンス・センターにおいて、エネルギー密度の向上、利用可能なピーク出力、耐用年数、安全性、充電特性、さまざまな温度下での性能、バッテリー・コストの削減など、顧客に関連する側面に重点を置いて、次世代バッテリー・セルの開発を進めている。BMWグループのモデルに最適なバッテリー・セルを開発するという目標は、このような仕様を最重要視して策定されたものであり、電動化車両のオーナーに、現在の車両コンセプトに最適なセルを提供するというBMWのコミットメントを反映している。

このような高い基準を満たすためには、最初から適切な素材を選択することが重要です。このため、コンピテンス・センターの専門家たちは、常に革新的な材料を調査し、それらを系統的に比較しています。その結果、負極、正極、電解質、セパレーターといったバッテリーセルの各要素に新しい材料セットが生み出される。様々な材料がどのように相互作用するか、言い換えればセルケミストリーは、セル設計の進化におけるもうひとつの基本的な要因である。

BMWグループは、常に最新の開発と知識を利用できるよう、バリュー・チェーン全体を通じて、世界的に有名なパートナーと協力しています。これらのパートナーは、科学機関や大学から既存企業や新興企業まで多岐にわたる。その結果、ノウハウの獲得が可能になり、個々の開発に依存することなく、相乗効果を生み出し、最終的に開発期間を短縮することができる。パートナーのネットワークと協力することで、BMWグループはこの最先端技術に対する理解を深め、将来のイノベーションの可能性とチャンスを引き出すことができる。

バッテリーセル・コンピテンス・センター： 画像出典：BMW AG

最先端の実験・分析機器

新しい開発研究所や施設では、世界中の専門家が電池セルの化学組成や設計の向上に努めている。シミュレーションと化学分析が、セル開発を初期段階から支援している。

BMWグループは2008年からバッテリー・セルの分析を行っており、長年の経験と、その結果としてのこの分野における広範な専門知識を活用することができる。新しいコンピテンス・センターのラボは、BMWの知識をさらに拡大し、未来のバッテリー・セルのトレンドをモニターし、開発の形成に積極的な役割を果たすために必要な最先端のテクノロジーと手法を誇っている。

この研究所では、無数の素材とバリエーションから理想的なセル構造を特定することを目的に、すでに数年前から社内で開発したテストセルを小型のフォーマットで製造している。ここでは、材料の使用量を最小限に抑えながら、その特性を最適化することに大きな価値が置かれている。 初期の耐久性と充電挙動テストに合格したセルは、より大きなフォーマットでさらなるテストが行われる。この目的のために試験ホール全体が用意されており、さまざまな種類の試験を行うことができる。また、専門家は社内の安全ラボを利用し、過酷な条件下でバッテリー・セルの堅牢性を調査することもできる。このようにして、BMWグループは、エネルギー密度の増加や充電能力の高速化にもかかわらず、同じ高水準の安全性を維持することができるのである。

バッテリーセル・コンピテンス・センター：画像出典：BMW AG

2025年以降まで持続可能で信頼できる供給経路

持続可能性と供給の信頼性は、電動モビリティの継続的拡大における重要な要素である。BMWグループの調達スペシャリストにとって、原材料の倫理的な生産と加工はバリュー・チェーンの初期段階から始まる。環境基準の遵守と人権の尊重は最優先事項です。BMWグループは、コバルト原産国の最新リストをウェブサイトで公開している（参照）： https://www.bmwgroup.com/content/dam/grpw/websites/bmwgroup_com/responsibility/downloads/en/2019/BMW%20Group%20Sorgfaltspflicht%20bei%20der%20Lieferantenauswahl_EN.pdf ).

同社はまた、来るべき第5世代の高電圧バッテリーのサプライチェーンを再構築し、2020年にはバッテリーセル用のコバルトとリチウムの直接調達を開始する予定だ。これにより、電池に不可欠なこれら2つの原材料の原産地に関する完全な透明性が確保される。さらに、関連協定により、2025年以降までこれらの原材料の確実な供給が保証されている。将来的には、コバルトはオーストラリアとモロッコの鉱山から、リチウムはオーストラリアを含む国々から直接調達されることになる。

未来の製造技術

BMWグループはまた、将来世代のバッテリー・セルを大規模に製造できるようにするための措置も講じている。コンピテンス・センターは、理想的な全体条件と、既存のセル・メーカーの業界標準に準拠した高品質の生産設備の両方を提供している。新しい生産技術は、さまざまな開発を取り入れるための幅を広げるため、セル・フォーマットにおける柔軟性の重要性を念頭に置いて、ここに統合されている。

バッテリー・セルのプロトタイプを製造することで、セルのバリュー・チェーン・プロセスの完全な分析と理解が可能になる。この方程式にBMWグループの社内生産に関する専門知識を加えることは、同社がバッテリー・セルの特定の化学組成、機構、設計を依頼できることを意味する。将来的には、BMWグループは、潜在的なサプライヤーが自社の特定の要件に従ってセルを製造できるようにする立場になるだろう。

リサイクルに配慮したデザイン

自動車に適さなくなったバッテリーは、定置型エネルギー貯蔵システムに再利用することができ、再生可能エネルギーを公共送電網に統合し、送電網の安定性を高め、消費者のエネルギー・コストを低減するのに役立つ。BMWグループは、このことを念頭に置いて、いくつかの主要なイノベーションを打ち出している。同社はまた、世界中の工場で電力供給を着実に最適化するために、バッテリー貯蔵システムを活用している。

BMWグループは数年前から、定置型蓄電装置としても使用できなくなったバッテリーのバッテリー・セルについて、慎重に考えられたリサイクル方針を追求してきた。有効なリサイクル技術は、BMW i3の開発中および開発以来、パートナーとともに開発されてきた。これらのリサイクル手法やその他のリサイクル手法は現在、産業用途向けに拡大されている。ここでもまた、BMW i3はパートナーとチームを組んで取り組んでいる。目標は90％を超えるリサイクル率を達成することである。BMWグループはバッテリー・セルを設計する際、後の段階で効率的にリサイクルできるようにすることを目指している。

バッテリーセル・コンピテンス・センターの設立により、BMWグループはバッテリーのリサイクルに関する専門知識をさらに深め、工業的規模での使用に適したリサイクル技術にさらに力を入れて取り組むことができるようになる。

リサイクル率をさらに向上させるため、BMWはリサイクル・解体センターにおいて、新車コンポーネントのリサイクル・コンセプトを継続的に試験している。さらに、BMWグループは研究機関やサプライヤーと協力し、将来的に使用頻度が高まる素材の新しい回収技術の導入を推進している。

電動モビリティの国際生産ネットワーク

BMWグループは、電動化モデルに対する需要の変化に迅速に対応できる柔軟性の高い生産ネットワークを構築した。現在、BMWはすでに世界11カ所の工場で電動化車両を生産し、既存の生産システムに組み込んでいる。

電動化モデルに必要なバッテリーは、ディンゴルフィング（ドイツ）、スパータンバーグ（米国）、瀋陽（中国）にあるBMWの3つのバッテリー工場から供給される。BMWグループはまた、ドレクスルマイヤー・グループとの提携の一環として、タイにもバッテリーの生産拠点を置いている。BMWグループ・ディンゴルフィング工場は、電気駆動システムのコンピテンス・センターとして、ネットワーク内で主導的な役割を果たしている。

電動化車両販売の野心的目標

BMWグループは世界有数の電動化自動車サプライヤーであり、現在合計12車種をラインナップしている。同社は電動化モデルの販売について明確な目標を設定している。2021年には、BMWグループが欧州で販売する全車両の4分の1を占めるようにする。この数字は2025年には3分の1、そして2030年には欧州で販売される全車両の半分にまで上昇するはずである。

これらの目標を達成するため、BMWグループは2023年から25の電動化モデルを提供する予定である。この事業のプラットフォームを提供するのは、状況の変化に迅速に対応することを可能にする、オール・エレクトリック、プラグイン・ハイブリッドおよび内燃式モデルのための柔軟な車両アーキテクチャーである。25車種のうち半数以上が全電気駆動システムとなる。
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