シボレー ボルトに動力を供給するバッテリーは、重さ約 400 ポンドで、垂直に立てると 6 フィートの高さに達します。1 万ドルを超えるこの T 字型のモノリスには、300 個の 3 ボルト リチウムイオン セルが 3 個ずつ束ねられて直列に接続され、精巧な液体冷却機構によって過熱から保護されています。バッテリー パック内のコンピューター制御の監視システムがこの小さな電気オーケストラを指揮し、個々のセルの動作を調整して電圧のバランスを取り、セルの故障、ショート、またはシステムの安定性を脅かす可能性のある兆候を監視します。これまでに設計された最も先進的な電気貯蔵装置の 1 つであるこのバッテリーは、エネルギーがなくなるまで 3,520 ポンドのボルトを 40 マイル走行させることができます。
ガソリン1ガロンでも同様です。
ジョン・ラウクナーは、皆さんにこのことを理解していただきたいと強く願っています。ラウクナーはゼネラルモーターズのグローバルプログラムマネジメント担当副社長であり、自動車の電動化に強いこだわりがあると自称しています。しかし、彼は電気自動車が直面している課題を真に理解してもらいたいと考えています。エンジニアの冷徹で冷静な視点から見れば、バッテリーはいかに先進的に見えても、ガソリン車よりもお買い得に思えるほどだ、と。
このシナリオでは、「あなた」は、4月にデトロイト郊外で行われたGMのカクテルレセプションに紛れ込み、ラウクナー氏の周りに集まった少数のジャーナリストグループのメンバーです。明日、グループはミシガン州ウォーレンにあるボルトの開発施設を見学し、プラグインハイブリッドの合法化への長い行進が積極的に行われていることを証明するためのデモンストレーションを見ることになっています。とても和やかな雰囲気ですが、ラウクナー氏は誰かがすぐにEV1の話を持ち出すことを確信して、待ち伏せ攻撃を予期しているようです。EV1はGMが1996年に発売し、数年後にアリゾナの砂漠に大量に運ばれ、解体された悪名高い電気自動車です。最近、GMは懐疑的な世界にボルトが実際にはベイパーウェアではないことを納得させようとしていますが、EV1は少々厄介な話題です。
そこで、誰かが口を開く前に、ラウクナー氏は先制攻撃を仕掛け、EV1の終焉の責任はバッテリーが内燃機関に太刀打ちできなかったことにあると突きつけた。「GMと石油会社がEV1を潰すために共謀したと思っている人がいるなら」と、まるでボルトの極めて重要なバッテリーパックの実物大模型が隣に立っているかのように、彼は屋外を指さしながら宣言した。「この400ポンドのバッテリーは」――EV1を動かしていたあの怪物より少なくとも600ポンドは軽い――「それでもガソリン1ガロン分に相当するだけだ」
間違いなく、近い将来、何らかの電気自動車が購入できるようになるでしょう。それは避けられないことです。原油価格の高騰、極地の氷床の融解、石油を燃料とする地政学的不安など、これらはすべて化石燃料に関する非常に明確なメッセージを発しています。私たちは化石燃料の使用をやめなければならないのです。アメリカ人は毎日3億9000万ガロンのガソリンを燃やし、1ガロンあたり20ポンドの二酸化炭素を大気中に排出しています。そして今、この数値を急速に削減する可能性が最も高い代替燃料は電気です。水素経済は未だSFの域を出ません。トウモロコシ由来のエタノールは世界中の食料価格を高騰させている可能性があり、二酸化炭素排出量の削減には全く役立ちません。一方、電気は国内のすべての家庭に配管で供給されています。ガソリンに比べて安価です。天然ガス、石炭、原子力、水力、太陽光、風力など、ほぼあらゆるエネルギー源から供給できます。そして、石炭由来の電気（アメリカの電力のほぼ半分の供給源）で動く自動車でさえ、従来のガソリン車が排出する CO2 1 ポンドに対して、1 マイルあたりわずか 0.7 ポンドの CO2 しか排出しません。
プリウスのような今日のハイブリッド車は、自動車の電動化に向けた小さな一歩ではありますが、その焦点は小型化にあります。ハイブリッド車は基本的にガソリン車であり、バッテリーで極めて短時間走行します。しかし、プラグインハイブリッド車、あるいはGMがボルトと呼ぶ「航続距離延長型電気自動車」は、電力網から直接充電し、ガソリンではなく電気で走行する大型バッテリーを搭載した車であり、ある重要な閾値を超えると、石油ではなく電気が主要な輸送燃料となります。
潜在的なメリットを考えてみましょう。運輸省によると、アメリカ人の78%は1日40マイル（約64km）未満しか運転しないため、例えばVoltのドライバーのほとんどは、普段の運転ではガソリンで動くバックアップエンジンを使うことはないでしょう。バッテリー技術を改良し、1回の充電で10マイル（約16km）走行距離を伸ばせるようになれば、その数字はさらに印象的になります。電気だけで50マイル（約80km）走行できるプラグインハイブリッドセダンは、平均燃費が1ガロン（約64km）になるはずです。
電力研究所と天然資源保護協議会による調査では、今後40年間、電力が主に石炭火力発電で賄われ、プラグインハイブリッド車が市場シェアをわずかに伸ばすという比較的悲観的なシナリオでも、2050年までに少なくとも34億トンの炭素排出量を削減できる可能性があることが判明した。これを比較すると、平均的な中型30mpg車は、毎年4トン弱のCO2を排出していることになる。
それを実現するには多くの車が必要になるだろうが、ほとんどの自動車メーカーは少なくとも電動化された未来への兆しを見せ始めている。日産、トヨタ、マツダ、MINI、三菱、スバル、ヒュンダイ、フォルクスワーゲンはいずれも、今後2～3年以内に、たとえ限定生産であっても、何らかのプラグインハイブリッド車または電気自動車を発売すると発表している。ブティックカーメーカーのテスラはすでに高価な純電気スポーツカーの納車を開始しており、フィスカー・コーチビルドなどの小規模メーカーも自社製の電気自動車の受注を開始している。
それでも、安価で安全、そしてエネルギー密度が高く、電気でガソリンを完全に置き換えるほどのバッテリーの実現には、まだ程遠い。ボルトの巨大なバッテリーは、自動車メーカーが最終的に思い描くものの原始的な先祖に過ぎない。しかし、EV1の失敗で評判をほぼ失墜させ、今年第2四半期に150億ドル以上の損失を出し、2010年までに資金が枯渇する恐れのある過剰投資企業であるGMは、実質的にボルトに自社の存続を賭けている。現在開発中の400ポンド（約180kg）のバッテリーが、やがて未来のどこにでも普及する電気自動車につながるとGMは確信しているのだ。
企業全体の運命を左右する可能性のある奇跡のパワーパックを開発するベンダーを指名することは、軽々しく下せる決断ではない。そのため、2007年2月から2週間、8社のバッテリーメーカーの代表団が小道具と提案書を手に、ゼネラルモーターズ（GM）のウォーレン・テックセンター構内にある巨大なガラス張りの車両エンジニアリングセンターに次々と集まった。新興企業も多国籍企業も、これらの企業は、Voltのバッテリーサプライヤーダービーの最初の選考を勝ち抜いてきた。この熾烈な選考プロセスでは、エンジニアリングから財務まで、GMのほぼすべての部門から約20人の従業員が、2か月かけて27の提案書を精査した。彼らは、各社のバッテリーを、エネルギー密度、電力密度、温度性能、安全性、寿命、コストの観点で採点した。各指標は重要度に応じて重み付けされ、Voltの車両ライン担当役員トニー・ポサワッツが外交的に「定性的な要因」と呼ぶ、「これらの企業と仕事をするのは嫌になるだろうか？」といった要素も考慮された。次に、30 人の審査員が、どの作品を持ち込んで、4 時間に及ぶマラソン形式のプレゼンテーション セッションで厳しく審査するか投票しました。
各サプライヤーはウォーレンで、自社のバッテリーが以下の性能を持つことを証明しました。16キロワット時のエネルギーを貯蔵すること。ボルトを電気だけで40マイル走行すること。0から60まで8秒で加速すること。少なくとも10年間稼働すること。5,000回の完全放電に耐え、その過程で充電容量のわずか10%しか失わないこと。従来の自動車のドライブシャフトが収まるトンネルに差し込める、64インチ×33.5インチのボックスに収まること。重量は400ポンド以下。可能な限り低コストであること。そして、絶対に爆発しないこと。
これは簡単に満たせる注文ではありません。
それは、バッテリーが手に負えないテクノロジーだからです。バッテリーは数十億個の分子の混合物であり、それらが連携して電気エネルギーを化学エネルギーとして蓄えます。イオン（荷電粒子）は、正極と負極の端子の間を電解質（両端子間の橋渡しの役割を果たす溶液）中を行き来します。放電時には、このプロセスにより負極端子から電子が叩き出され、電気が生成されます。その後、電子は集電装置を上昇し、バッテリーから出て外部回路を通過し、再び正極端子に戻り、ループを開始します。問題は、これら数十億個の分子が、あらゆる種類の化学反応の悪影響が生じる可能性のある、非常に複雑なシステムを形成することです。そして、セミファイナリスト全員がGMにプレゼンしたリチウムイオンほど、悪影響を及ぼしやすいバッテリーテクノロジーはほとんどありません。
リチウムイオン電池は、それ以前の鉛蓄電池やニッケル水素電池（EV1の2世代に搭載されていた）よりもはるかに軽量でエネルギー密度が高い。過去10年間の家電製品の驚異的な小型化を支えてきたのは、まさにこの電池だ。しかし、過熱、過充電、あるいはその他の不適切な扱いを受けると、リチウムイオン電池（特に携帯電話やノートパソコンに搭載されている電池は、正極（カソード）に何らかのコバルト酸リチウムを使用していることが多い）は、連鎖反応を起こしやすく、最終的には電池科学者が熱暴走と呼ぶ状態に陥る可能性がある。YouTubeで「爆発する電池」と検索すれば、その意味が分かるだろう。
そのため、自動車メーカーが量産型の走行車両（現在走行しているハイブリッド車はすべてニッケル水素電池を使用しています）へのリチウムイオン電池の採用を検討する前に、コバルト酸リチウムを超える必要があります。GMは、まさにそのために綿密なベンダー排除プロセスを採用しています。1991年にソニーが初の商用リチウムイオン電池を開発して以来、研究者たちは主に正極の構成を変えることで、この技術の数十種類のバリエーションを生み出してきました。それから16年後、GMは、同社の100年の歴史の中で最も注目を集める車に搭載できるほど安全で強力なリチウムイオン電池の系統を探し求めていました。
2007 年 6 月 5 日、GM の年次株主総会で、グローバル製品開発担当副会長のボブ・ラッツ氏は、シボレー ボルトのバッテリー競争の最終候補 2 社を発表しました。1 社は韓国の民生用電子機器バッテリー大手 LG Chem の自動車用バッテリー部門である Compact Power, Inc. (CPI)、もう 1 社はマサチューセッツ州ウォータータウンの新興企業である A123 Systems で、ドイツの自動車部品メーカーである Continental と提携して、セルを完全機能バッテリー パックにパッケージ化する予定です。
CPIは5年間、マンガン酸リチウムと呼ばれる正極化学の研究に取り組んできました。この正極化学はコバルト酸リチウムよりも安価で安全であり、自動車用途において大きな利点として優れた出力特性を備えています。水の入ったボトルを想像してみてください。エネルギーとはボトルにどれだけの水が入るか、出力とはどれだけ速く水を注ぎ出せるかということです。ノートパソコンでは電力不足はそれほど問題になりませんが、自動車では出力は加速性能に直結します。
コバルト系化学反応は、二次元構造を形成するため、リチウムイオンが正極に出入りする経路が制限され、バッテリーの放電速度に根本的な制限が生じるため、出力が低いという欠点があります。一方、CPIのマンガン系正極は三次元結晶格子構造であるため、リチウムイオンの出入りが容易です。イオン交換が速いということは、より多くの電子がより速く送り出されることを意味し、結果として出力が向上します。
しかし、この未加工の技術をボルトにふさわしいバッテリーに仕上げるには、はるかに多くの作業が必要でした。「一般的なハイブリッドセルのエネルギー容量を実質的に2倍にするセルが必要でした」と、コンパクトパワー社のCEO、プラバカール・パティル氏は語ります。CPIの70名のスタッフは、株主総会後の4ヶ月間、夜遅くまで、週末も休みなく働き続けました。そして、最初の完成したバッテリーパックを期日通り（ハロウィン当日という、やや不吉なことに）に納品し、GMのバッテリー研究所のエンジニアたちを驚かせました。
一方、A123の最初のパックは税関で行き詰まってしまった。米国運輸省はリチウムイオン電池を危険物とみなしているため、ドイツのコンチネンタルの梱包施設からパックを配送するのが困難だったのだ。（A123のセルを包むステンレス製のケースが、ジェリー・ブラッカイマーの映画に出てくる核兵器のように見えたことも、事態を悪化させたのだろう。）しかし、見た目はさておき、A123のリン酸鉄リチウムの化学的性質は、おそらく最も安全なものだ。リン酸鉄中の共有二重結合（自然界で最も強い化学結合）により、これらの正極が電池の爆発につながるような反応を起こすことはほぼ不可能だ。
1月、ついに税関がバッテリーを解放し、GMはA123の製品が間もなく到着することを知った。ワシントンD.C.のアメリカ進歩センターでプラグインハイブリッドに関するパネルディスカッションに参加していたジョン・ラウクナーは、バッテリーが研究所に到着した瞬間に知らせてほしいと強く求めた。ラウクナーは壇上に上がり、聴衆からの質問に答え始めた。「2つ目のバッテリーはどこにありますか？」と誰かが尋ねた。ラウクナーはブラックベリーを見下ろしながら、「5分前に研究所に到着しました」と答えた。
次世代バッテリー技術の追求がなぜ突然デフコン1レベルに達したのか、不思議に思う方もいるかもしれません。12年前には純粋な電気自動車、EV1が存在していたのですから。なぜ今になってハイブリッド版の電気自動車を作るのがこんなに難しいのでしょうか？
ラウクナー氏は、今年7月にカリフォルニア州サンノゼで開催された業界カンファレンス「プラグイン」の基調講演で、この問いに鋭く切り込んだ。しかし、今回もまた、古傷を掘り返したい衝動に抗えない様子だった。「最近、ツールを埃をかぶって（もしまだ見つかればの話だが）EV1の生産を急ピッチで進めればいいと提案する人もいる」と彼は言った。「EV1の技術は10年前は最先端だった。しかしGMは、より機能性が高く、ひいては市場で大量に受け入れられる可能性がはるかに高い、より新しく優れた技術に注力することを選んだのだ」
ラウクナー氏のこの論理は、約700人の関係者、扇動者、そして熱心な信奉者からなる聴衆の一部には受け入れられなかった。EV1の復活という考えは、10年前の電気自動車は実用的なバッテリープラットフォーム上に構築されていたという誤った前提に基づいているという点を、もっと直接的に述べていれば、もっと受け入れられたかもしれない。
「EV1の場合は全く異なる構想だった」と、EV1の推進担当主任でシボレー・ボルトの初期の立役者でもあるジョン・ベレイサ氏は語る。「当時はバッテリー技術は存在していなかったが、それは分かっていた。しかし、高効率な車を設計することでそれをカバーできると信じていた」。EV1は1回の充電で65～95マイル走行できたが、後部座席を備えることなど到底不可能なほど巨大な1,000ポンドの鉛蓄電池を搭載していた。第2世代のEV1では航続距離が140マイルまで伸びたが、これを可能にした大型のニッケル水素電池にはコバルトやバナジウムなどの高価な材料が使われており、価格が1個あたり4～5万ドルにも上った。ベレイサ氏は、GMがEV1プロジェクトで10億ドル近くの損失を出したと見積もっている。「我々は技術的な実現可能性を確立した」と同氏は言う。 「成功したと言えるかもしれません。しかし、商業的に成功させるには至りませんでした。」
しかし、技術的な実現可能性と商業的な実現可能性は互いに矛盾するものではなく、電気自動車用バッテリーに求められる基準がますます高くなっている理由の一つでもあります。ボルトは1回の充電で40マイル（あるいはそれ以上）走行するだけでは不十分です。消費者と規制当局の両方を満足させるには、10年間それを維持しなければなりません。GMが切望するカリフォルニア大気資源局（CARB）のクレジットを取得するには、ボルトのバッテリーに10年間、15万マイル（約24万km）の保証を付ける必要があります。
バッテリー業界関係者の中には、この最初のリチウムイオンバッテリーがそれほど長持ちする可能性は低いと考えている人もいる。業界アナリストのメナヘム・アンダーマン氏は、先進的な自動車用バッテリーに対する数々の苦情を列挙する。「『バッテリーは大きすぎるし、高価だし、バッテリーの寿命、賠償責任リスク、保証が心配だ』というのが、この9年間訪れたどの自動車会社でも聞かされた言葉だ」とアンダーマン氏は言う。「それが今、プラグインハイブリッドに移行するというのか？ バッテリーは5倍大きく、5倍高価だ。賠償責任リスクは5倍、いや10倍もある」。プラグインハイブリッドは、ほぼ毎回の走行でバッテリーを完全に使い果たしてしまうため、バッテリーに過酷な負担をかけると彼は主張する。その結果、ゼネラルモーターズは、高価なバッテリーが車自体よりも先に寿命を迎える可能性、いやアンダーマン氏の言葉を借りれば、その可能性を考慮しなければならない。
そのため、Volt プロジェクト全体の中で最も神経をすり減らす作業は、ミシガン州ウォーレンの拷問部屋で行われている作業であるのはほぼ間違いない。
まさに今、おそらくあなたがこの記事を読んでいる間にも、ミシガン州ミルフォードにある人目につかないテストコースを、何台かの醜い車が容赦なく周回している。これがマリ・ボルトだ。シボレー・マリバスの内装を剥ぎ取り、ボルトのパワートレインを搭載し、トレッドミルで心臓負荷試験を受けている人のようにセンサーと電極で覆われている。ボルトが2010年11月の生産期限に間に合うかどうかは、これらの車に大きくかかっている。マリ・ボルトは、バッテリーパックがコース上での騒音、振動、そして過酷な条件にどれだけ耐えられるかを示すことになるだろう。ここで、研究室で開発された部品の集合体を、実際に商品として販売できる車へと仕上げる、最終かつ極めて重要な作業が始まったのだ。
6月初旬、GMのルッツ氏は、エコニュースサイトGreenfuelsforecast.comで、マリボルトの初試乗について、スリルと不気味さの両方を感じたと語った。「まるで時速70マイル（約112キロ）でエンジンを切って惰性で走っている普通の車に乗っているような感じだ」と彼は語った。バッテリーの性能は良好だと報告した。個々のバッテリーセルを繋ぐ溶接部の一部に不具合があったが、これは予想通りで、チームの自信は高まっていた。「目に見えない突然のトラブルがない限り、2010年11月には問題なく走れると、チーム一同確信している」と彼は語った。
もし「しまった！」という不具合が実際に発生するとしたら、それはGMのウォーレン・バッテリー研究所で実施される耐久性試験で明らかになる可能性が高い。この研究所では、賞賛に値する最初の2つのバッテリーパックが、ほぼ1年間、パックサイクラーという冷蔵庫サイズの装置で過酷な条件にさらされてきた。この装置はサイクル寿命、つまりバッテリーが劣化することなく何回放電と充電を繰り返すことができるかを試験する。この装置で2年間走行することで、エンジニアはバッテリーを実走行距離15万マイルに相当する走行距離まで走らせることができる。
寿命に関連するもう一つの変数である暦寿命は、テストがより困難です。バッテリーが10年間でどのように劣化していくかを実際に確認する唯一の方法は、バッテリーを製造し、10年間使用して、何が起こるかを確認することです。しかし、GMのように2年間しか使用できない場合は、バッテリーパックを高温多湿の185°F（約80℃）に何ヶ月も浸す巨大な金属製サウナのようなサーマルチャンバーで加熱することで、劣化プロセスを人工的に加速させるしかありません。このペースでいくと、A123とCPIのバッテリーはどちらも、2010年4月時点で10年相当の劣化をしてしまうことになります。これは、Voltの生産開始予定日のわずか7ヶ月前です。
バッテリーの耐久性について具体的な情報を得るのは困難だ。証券取引委員会（SEC）が義務付けた新規株式公開（IPO）前の沈黙期間のため、A123はこの件に関するコメントを控えている。7月、CPIのパティル氏は漠然とした自信の表明を発表した。「最初の買収から1年が経った今、私たちは何の障害もなく、順調に前進しています」
具体的な内容はさておき、その自信は高まっている。プラグイン・カンファレンスでの講演前日の朝食時、ラウクナー氏はいたずらっぽく微笑んだ。ボルトに懐疑的な多くの人たちを間違っていると証明できるという思いに、明らかに胸を躍らせているようだった。彼の周りの会話は「もし」から「いつ」へと移り変わっていった。「懐疑論者にとって、その機会は閉ざされつつある」と彼は言った。「そして、一日の終わりに残るのは、『時間通りに間に合うのか』ということだけだ」
最初の構造的に正しいボルトの「ミュール」、つまり完成品のような外観と操縦性を持つテスト車両は今月テストコースに出る予定だ。ちょうどアメリカの有権者が、ボルトを公に支持し、消費者市場でボルトの競争力を高めるための政府による優遇措置を約束した2人の大統領候補の間で投票する時期と重なる。
しかし、最も崇高で長期的な目標、すなわち電子ベース経済への大規模な転換を達成するには、バッテリーがいつの日か政府の補助金なしに、石油と互角の競争で勝利する必要がある。バッテリーは、置き換えたいと願う確固たる地位を築いている化石燃料と同等のパワーと低コストを備えていなければならない。言い換えれば、現在の目標方程式よりもはるかに優れた性能が求められるのだ。結局のところ、現在の目標方程式はガソリン1ガロンに相当する400ポンドのバッテリーを前提としている。
「もし誰かが『理想的な目標は何か？』と尋ねたら」とラウクナー氏は言う。「理想的な目標は、ガソリンやディーゼル燃料と同じエネルギー密度を持つことです。そこに到達しました、と答えるでしょう。」
