駆動用バッテリーは電気自動車（EV）の最重要パーツです。従来は「三元系」と呼ばれるリチウムイオンバッテリーが主流でしたが、最近は「リン酸鉄（LFP）」と呼ばれるリチウムイオンバッテリーを採用する車種が増えています。なぜリン酸鉄バッテリーが注目されているのでしょうか。そのメリットとは？ 自動車ジャーナリストの佐藤耕一さんがリン酸鉄バッテリーの基礎知識について解説します。
- リン酸鉄リチウムイオンバッテリーとは？
- リン酸鉄バッテリーのメリット・デメリット
- リン酸鉄バッテリーを採用する自動車メーカー
- リン酸鉄バッテリーの今後の課題は？
- 今後のEVバッテリーはどうなっていく？
- LFP分野に出遅れた日欧米勢の巻き返しなるか
リン酸鉄リチウムイオンバッテリーとは？
リチウムイオンバッテリーは知っていても、「リン酸鉄リチウムイオンバッテリー」という言葉は聞いたことがないという人がほとんどでしょう。そもそもリン酸鉄リチウムイオンバッテリーとは何か、まずそのキホンを解説します。
リン酸鉄バッテリーは従来のバッテリーと正極材が違う
リン酸鉄リチウムイオンバッテリー（以下、LFPバッテリー）とは、電池に使われる2つの電極のうち、電位の高い正極材料にリン酸鉄（LiFePO₄）を用いたリチウムイオン二次電池のことです。
EVやPHEV（プラグインハイブリッド車）の駆動用バッテリーには「三元系（※1）」と呼ばれるリチウムイオン電池もありますが、それとは正極材料が異なります。
※1：三元系とは、ニッケル・マンガン・コバルト（またはアルミニウム）という3つの金属元素の化合物。三元系バッテリーは化合物を正極に用いており、ニッケル・マンガン・コバルト酸リチウムを用いたNMCバッテリーと、ニッケル・コバルト・アルミニウム酸リチウムを用いたNCAバッテリーがある。
EVの車両価格はその3分の1程度をバッテリーのコストが占めているとされ、原材料であるコバルトやニッケルなどの高価で希少なレアメタルの価格が車両価格に大きく影響します。
しかし、LFPバッテリーはそうしたレアメタルを使用せず、主成分が「鉄」と「リン」という一般的な資源のため、バッテリーのコストが安く、資源的な制約が少ないという特徴があります。
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リン酸鉄バッテリーは車両火災のリスクが低い
LFPバッテリーと三元系バッテリーは「特性」も異なります。
たとえば、三元系バッテリーは衝撃や圧力がかかると発火する可能性が指摘されています。しかし、LFPバッテリーは過充電や事故などで内部の温度が過度に上がった場合も、熱分解による酸素放出が起こりにくく、高温でも構造崩壊しにくいとされています。そのため車両火災のリスクが相対的に低いメリットがあります。
また、バッテリーの劣化要因となる膨張収縮にも強く、結果として充放電サイクル（完全充電から完全放電までを繰り返すこと）の回数を多くでき、バッテリーの寿命を長くすることにもつながっています。
一方で、LFPバッテリーはエネルギー密度が低く、同じ蓄電容量当たりの重量が大きくなりやすいため、三元系バッテリーを搭載した車両に比べると航続距離が短くなりやすいという弱点があります。さらに、LFPバッテリーは低温環境下での性能低下も大きく、寒冷地では出力や充電速度が低下しやすい傾向もあります。
それに対し、NMCなど三元系バッテリーはエネルギー密度が高いために軽量で、航続距離も比較的延ばせますが、コバルトなどのレアメタルを用いるがゆえにコストが高くなりがちです。
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リン酸鉄バッテリーのメリット・デメリット
LFPバッテリーを採用するEVやPHEVが増加傾向にあるのは、それだけ多くのメリットが見込めるからです。LFPバッテリーのメリットとデメリットをそれぞれ2〜3ずつ紹介しましょう。
メリット➀ 資源埋蔵量が豊富で原材料が安い
前述のように、LFPバッテリーの正極は鉄とリンを主成分としているので、材料費が三元系バッテリーに比べて安価です。また、資源埋蔵量が潤沢であることから価格変動リスクも小さく、バッテリー量産によるコスト低減余地も大きいといえるでしょう。
メリット② 安全性が高くバッテリー寿命が長い
LFPバッテリーは化学構造が安定しており引火点も高いため、熱暴走のリスクが低く、車両事故やバッテリーの異常時でも相対的に燃えにくいという特性があります。また、充放電に強く、容量劣化しにくいことから、バッテリー寿命が長いというメリットもあります。
こうした安全性・耐久性の高さから、LFPバッテリーはEVの駆動用バッテリーだけでなく、家庭や事業所の定置型蓄電システム、電力網の蓄電用途などにも活用が進んでいます。
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メリット③ 採掘や生産に伴う環境負荷が比較的低い
原材料にコバルトやニッケルなどを使わないことにより、そうした希少金属の採掘・精製に伴う環境負荷の低減にもつながります。とくにコバルトに関しては、おもな産出国であるコンゴ民主共和国で過酷な労働条件を強いる人権問題も生じているといった調査結果もあることから、そのようなリスクを避けられる点も大きなメリットです。
デメリット➀ 三元系に比べて航続距離が短くなりがち
一方で、LFPバッテリー最大の短所は、エネルギー密度が三元系バッテリーよりも劣る点です。つまり、同じバッテリー容量を得るには、より多くのバッテリーセルを積む必要があります。
もちろん、車両のスペースには限りがありますから、結果としてLFPバッテリーを搭載したEVは航続距離が短くなりやすく、仮にバッテリーを大容量化する場合は車両重量が重くなり、室内空間が圧迫されるといったトレードオフが生じます。
このためバッテリーモジュールやパック構造の工夫により、無駄なスペースを減らすことが課題となります。
とくに航続距離の長さが重視されるミドルからアッパークラスのEVでは、バッテリー容量の不足が懸念されることからLFPバッテリーを採用する事例は多くありません（後述しますが、BYDはLFPバッテリー専業なので高級車にも搭載しています）。
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デメリット② 低温下で出力や充電速度が低下しやすい
LFPバッテリーは低温環境での内部抵抗増大が大きく、寒冷時の出力低下や充電速度低下が三元系より顕著です。たとえば、気温0℃付近では充電に時間がかかったり、取り出せる容量が減少したりする傾向があります。このため、寒冷地でのEV運用にはヒーターでバッテリーを温める制御などの対策が必要です。
ただし、近年はサーマルマネジメント技術（※2）が進化し、充電前にバッテリーを温めるプリヒーティング技術を多くのメーカーが採用しており、低温性能の克服に向けた工夫も進んでいます。
※2：車両の各部品の温度を適切に管理すること。
リン酸鉄は「資源回収価値が低い」との側面がある
LFPバッテリーは、EVに使用した場合はデメリットがありますが、家庭や工場・発電施設などに設置される定置型蓄電池に使用すればデメリットが目立ちにくいです。また、バッテリー寿命の長さを活かし、EV用のLFPバッテリーの使用済みセルを定置型蓄電池に再利用（リユース）する取り組みにも注目が集まっています。
なお、LFPは鉄とリンで構成されるため、有価金属（再利用や売買が可能で金銭的価値がある金属のこと）が少なく、リサイクルによる資源回収価値が低いという側面があります。
実際、使用済みLFPバッテリーから取り出した鉄やリンの価値ではリサイクル費用を賄うことができず、再資源化ビジネスの採算が合いにくいという指摘もあります。そのため、当面はまず再利用で有効活用し、最終的なリサイクルは社会的要請や技術革新に委ねる形になっています。
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リン酸鉄バッテリーを採用する自動車メーカー
LFPバッテリーは一長一短あるものの、そのコストと安全性のメリットによって、EV普及を推進する低〜中価格帯モデルを支える有力なソリューションと期待されています。具体的にLFPバッテリーはどんなEVに採用されているのか、見てみましょう。
BYDは自社開発のLFPバッテリーを全面的に採用
世界最大のEV市場である中国では、LFPバッテリーを搭載するEVが多数派となっており、その価格競争力がEV普及を牽引しています。この背景には、前述したLFPバッテリーのコスト優位性に加えて、LFPバッテリーの基本特許を中国企業・大学連合が保有し、中国国内で量産を進めてきたという歴史があります。
たとえば、EV・PHEV合計の販売台数で世界首位であり、LFPバッテリーメーカーとしても知られるBYDは自社開発のLFPバッテリー「ブレードバッテリー」1）を全面的に採用しています。
ブレードバッテリーは刀のように薄く長い板状のセルをパック内に高密度に敷き詰める独自構造で、モジュールを省略する「セル・トゥ・パック（CTP）」技術と相まって搭載効率を高めています。
これによりエネルギー密度の低さを補い、実際にBYDの中型セダン「SEAL」は容量82.56kWhのLFPバッテリーで航続距離640km（WLTCモード）を実現するなど2）、高い性能を示しています。
最大手メーカーのLFPバッテリーを採用するテスラ
BYDとEVのシェアを争うテスラも、世界最大手のバッテリーメーカー「CATL（寧徳時代新能源科技）」からLFPバッテリーセルの供給を受け、「モデル3」「モデルY」の標準グレードに採用しています。テスラは2021年以降、グローバルでエントリーモデルのバッテリーを順次LFPバッテリーに切り替えています。
このように、中国の大手バッテリーメーカーが供給するLFPバッテリーは欧米市場のEVなどにも組み込まれ始めています。
とくに中国国内においては、2023年時点でLFPバッテリーは車載用バッテリー出荷量の約6～7割を占めるほど拡大しており3）、その波が世界中に波及している状況です。なお、中国では小型・安価なEVに限らず、高級車メーカーの一部も安全性を向上させる目的からLFPバッテリーの採用を検討する動きがあります。
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トヨタもLFPバッテリー搭載のEV投入を計画中
三元系バッテリーが中心だった日本の自動車メーカーも、ここにきてLFPバッテリーの採用に動き出しています。たとえば、スズキは2025年発売予定の新型EV「eビターラ」にBYD製のLFPバッテリーを搭載することを明らかにしています4、５）。
また、トヨタはBYDなどと共同開発したセダンタイプのEV「bZ3」にLFPバッテリーを採用しました。「bZ3」は中国市場専売モデルですが、トヨタ車として初めてLFPを積んだモデルとなります。
さらに、トヨタは2026〜2027年を目途に、豊田自動織機と共同開発する次世代LFPバッテリーをグローバル市場の普及価格帯EVに投入する計画も明らかにしています6）。
この次世代LFPバッテリーは、トヨタがHEV（ハイブリッド車）向けのニッケル水素バッテリーで培ったバイポーラ構造のセル技術をEV用に応用し、安価なLFP材料で低コスト・高出力なバッテリーを実現するというものです。具体的には、現行EV（bZ4X）比でバッテリーコスト40%減、航続距離20%向上を目標に掲げており、実現すれば価格競争力が飛躍的に高まるでしょう。
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日産は新興国にLFPバッテリー搭載モデルを投入
日産も2026年度から新興国向けにLFPバッテリー搭載EVを投入する計画が報じられています7）。日産は2028年度に全固体電池を搭載するEVの量産を目指していますが、その前段階としてコスト重視の市場にLFPで対応しようという戦略です。
日産が出資するバッテリーメーカーで、「リーフ」「サクラ」が搭載するパウチ型NMCバッテリーセルのメーカーとしても知られる「AESC」も、LFPバッテリーの生産に乗り出しました。LFPバッテリーを生産する巨大な工場（ギガファクトリー）をスペインに起ち上げ、2026年に生産を開始する予定です8）。
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フォルクスワーゲン、ルノー、フォードも採用
欧州メーカーの動向を見ると、従来モデルは高性能志向から三元系バッテリーが中心でしたが、近年はコスト重視のエントリーモデルでLFPバッテリーを採用する例が出てきました。
たとえば、ドイツのフォルクスワーゲン（VW）は2025年モデルの中国向け「ID.3」に初めてLFPバッテリーを搭載し、車両価格の引き下げを図りました。VWは中国のバッテリー大手の国軒高科（Gotion High-Tech）に出資しており、今後グローバルの入門EVに同社製LFPセルを採用していく計画です7、9）。
VWは「エントリーモデルではLFPバッテリー、標準以上のモデルはNMCバッテリー」といった使い分け方針を明確にしており、2030年までに複数のLFPバッテリー搭載EVを投入するとしています。
フランスのルノー傘下のダチアは欧州向けの小型EV「ダチア・スプリング」にLFPバッテリーを採用し、米国ではフォードが2023年からSUV「マスタング マッハE」の一部モデルにCATL製LFPバッテリーを搭載しています。フォードは、2026年にはCATLの技術支援で自社LFPバッテリー工場も稼働させる予定です7）。
このように、日本や欧米でもLFPバッテリーの採用事例や投資計画が相次いでおり、中国メーカーに依存しない供給体制の構築を含め、グローバルでLFPバッテリーの活用が広がっています。
参考資料
1）BYD「BYD ブレードバッテリー」
2）BYD「SEAL」
3）三井物産戦略研究所「中国で再注目されるリン酸マンガン鉄リチウムイオン（LMFP）電池―ミドルクラスEVを中心に実装が進む予想―」
4）スズキ「スズキ、初のバッテリーEV「e VITARA」を欧州で初公開」
5）スズキ「By Your Side スズキ新中期経営計画（2025～2030年度）」P31
6）トヨタ「電動化技術 - バッテリーEV革新技術」
7）国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／次世代蓄電池・次世代モーターの開発」P16
8）AESC「AESC、スペインのナバルモラル・デ・ラ・マタにて バッテリー・ギガファクトリー起工式を実施」
9）日本貿易振興機構「国軒高科、ドイツでリチウムイオン電池の生産拠点を整備、中国メーカーで3社目（中国、ドイツ）」
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リン酸鉄バッテリーの今後の課題は？
コスト優位でEV普及のカギを握るLFPバッテリーですが、大きな課題も残っています。たとえば、前述のエネルギー密度の低さは依然として克服すべき点といえるでしょう。LFPバッテリーの今後の課題と技術革新について簡単に紹介します。
“航続距離が短い”という欠点は超高速充電でカバー
航続距離が延びにくい欠点について、中国メーカー各社は搭載効率の向上のほかに、急速充電性能の向上で対応しようとしています。「航続距離が短くても充電時間を大幅短縮できれば実用上の問題は緩和される」という発想です。
CATLが2023年に発表した「神行（Shenxing）電池」はその代表例です。世界初の4C（※3）超高速充電対応LFPバッテリーは、10分間で約400km分の充電が可能とされ、低温時も含め充電速度を引き上げる新しい材料・設計を実現したものです10）。
中国における急速充電インフラの整備拡大と相まって、こうした技術革新は短時間充電によって航続距離の不足を補う“新たなEVの使い方”を可能にしつつあります。
※3：電池の充放電の速さを表す指標「Cレート」のことで、1Cは1時間で満充電できる速さのこと。4Cは15分（1/4時間）で満充電できる充電性能を意味する。
安価で高エネルギー密度の新世代バッテリーも登場
一方で、航続距離の改善策も進んでいます。LFPバッテリーの容量当たりの重量・体積のハンデを低減するため、バッテリーパックの構造の工夫が各社で取り入れられています。
前述したBYDの「ブレードバッテリー」は、バッテリーパックをそのまま車体床下に構造材として組み込むことで空間効率を高めました。さらに、リン酸マンガン鉄リチウム（LMFP）など材料面での改良も進みつつあります。
LMFPバッテリーとは、LFPの鉄の一部をマンガンに置換することにより、エネルギー密度を15～20%向上させた新世代バッテリーで、コストや安全性はほぼLFPと同等とされています3）。
中国ではバッテリーメーカーの「国軒高科」がすでに2023年にLMFPバッテリーを開発したことを発表しているほか、生産の準備を始めているバッテリーメーカーも増えています。EVへの搭載が実現すれば、「LFP並みの安価さ」で「三元系に迫る高エネルギー密度」というEVバッテリーが登場する見込みです。
実際、韓国でも大手電池メーカーの「LGエナジーソリューション」が2027年までにLMFPセルを生産する予定とされており、中国のバッテリーメーカー以外も巻き返しを図っています。
参考資料
10）CATL「CATL Launches Superfast Charging Battery Shenxing, Opens Up Era of EV Superfast Charging」
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今後のEVバッテリーはどうなっていく？
LFPバッテリーは今後、EV市場で三元系バッテリーとの棲み分けが一層鮮明になると予想されます。すなわち、安価なLFPバッテリーは「航続距離300～500km程度の低価格な普及版EV」に、エネルギー密度の高い三元系バッテリーは「航続距離の長い高級EV」に搭載されるようになっていく、という使い分けです。
前述のように、すでにテスラやトヨタ、フォルクスワーゲンなどはそうした使い分けを実施・計画していますが、ほかのメーカーも価格帯や用途によってバッテリーを選択していくでしょう。
一方で、全固体電池など次世代バッテリーも並行して開発が進んでいますが、実用化まで数年程度が必要なため、2020年代後半の主力は当面、液系リチウムイオンバッテリー（※4）となります。
LFPバッテリーは、急速充電性能の向上やLMFP正極などの技術でエネルギー密度の改善を図り、NMCバッテリーはハイニッケル化（※5）やコバルトフリー化（※6）などによってコストダウンと安全性向上を狙うなど、それぞれ進化を遂げていくでしょう。
※4：電解質が液体のリチウムイオン電池のことで現在はほぼすべてが液系となる。それに対し、全固体電池は電解質が固体のものをいう。
※5：正極材のニッケル比率が高い電池のこと。一般的にニッケルの容量を高めることでエネルギー密度も高まる。ニッケル、マンガン、コバルトの比率が、8:1:1のNMCバッテリーも登場している。
※6：コバルトを使用しない電池のこと。高価で調達リスクの高いコバルトを極力使用しない電池の開発が行われている。
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LFP分野に出遅れた日欧米勢の巻き返しなるか
LFPバッテリー市場は現在、中国企業が圧倒的なシェアを握っています。LFPバッテリー用の正極材生産の約9割は中国企業が担い、材料・セル供給の両面で中国依存が高い状況です。この優位性の一因は、前述の特許戦略と積極的な設備投資にあり、CATLやBYDは国内外で強大な生産能力を構築してきました。
しかし、特許解禁となったいま、韓国や欧米、そして日本のメーカーも本腰を入れてLFP事業に参入しつつあります。
日本政府も補助金を通じて国内バッテリー生産拠点の誘致や次世代バッテリー開発支援を強化していますし、LFP分野で出遅れた日欧米勢が巻き返しを図る構図です。カギとなるのはLMFPやバイポーラ構造などの新機軸ですが、バッテリー地産地消の原則に基づき、車両生産に合わせた生産インフラの構築などの戦略も必要でしょう。
もちろん、LFPバッテリーよりも性能向上余地が大きいとされるNMCバッテリーに注力する施策も欠かせません。日本のメーカーの技術革新や生産能力の拡大に期待したいと思います。
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