正極（Cathode、カソード）は、電池の放電時に外部回路から電子を受け取る側の電極で、対をなす負極（アノード、Anode）とともに電池の電気化学的特性を決定する基幹要素である。リチウムイオン電池では、正極材料の選定がエネルギー密度・出力特性・サイクル寿命・コスト・安全性のすべてに直接影響を与える。
主要な正極材料は、（1）LFP（リン酸鉄リチウム、LiFePO4）：3.2V、安全性・寿命・コスト優位、系統用蓄電所主流、（2）NMC（リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト酸化物）：3.7V、高エネルギー密度、EV用主流、（3）NCA（リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム酸化物）：3.7V、Tesla主流、（4）LCO（コバルト酸リチウム、LiCoO2）：3.7V、初代リチウムイオン、現在は携帯機器用、（5）LMO（マンガン酸リチウム、LiMn2O4）：3.7V、低コスト、（6）LMFP（リン酸マンガン鉄リチウム、LiMn0.5Fe0.5PO4）：3.4V、LFPの後継として注目、（7）固体電解質対応新規材料：硫化物系・酸化物系・ポリマー系、で多様化している。
正極材料の主要評価指標は、（a）公称電圧（V、放電電圧プラトーの平均値）、（b）容量（mAh/g、活物質単位質量あたりのリチウム挿入容量）、（c)エネルギー密度（Wh/kg、Wh/L）、（d）パワー密度（W/kg、出力特性）、（e）サイクル寿命（80%容量維持時のサイクル数）、（f）熱安定性（DSC熱分解温度）、（g）原材料コスト（コバルト・ニッケル・リチウム価格依存度）、（h）原材料の倫理調達（コバルトのDRC問題）、（i）環境負荷（採掘CO2排出量）、で評価される。
近年のトレンドは、（i）LFP→LMFPへの段階的シフト（エネルギー密度改善）、（ii）NMC高Ni化（NMC811、NMC9.5など、コバルト削減）、（iii）固体電池正極材（高電圧化、5V系）、（iv）ナトリウムイオン電池の正極材（CATL等が開発）、（v）リサイクル正極材（再生原料の活用）、（vi）AI・機械学習による新材料探索、で技術進化が継続中。
主要正極材メーカーは、（A）日系：住友金属鉱山、田中化学研究所、戸田工業、JX金属、（B）韓国系：POSCO Future M、L&F、Ecopro BM、（C）中国系：BTR、Easpring、Ronbay Technology、Beijing Easpring、（D）車・電池メーカー内製：CATL、BYD、LG ES、Samsung SDI等、で寡占的競争となっている。蓄電所事業の機器選定では、正極材料の選定は機器サプライヤー（CATL等）の判断に依存することが多いが、化学種ごとの特性差を踏まえた事業設計（LFP優先選定）が業界標準となっている。
国際的には、IEC・IEEE等の国際標準化機関での規格策定、グローバル製造・運用事業者間の技術連携、新興市場（東南アジア・中東・アフリカ等）への展開機会拡大が進展しています。日本企業にとって、本技術領域での研究開発投資の継続、スタートアップ・大学・国立研究機関との産学連携、特許戦略・知財管理の高度化、海外実証案件への参画が、グローバル競争力確保の重要要素です。経済安全保障・サプライチェーン国産化政策の中で、本技術の戦略的位置付けは中長期的にますます重要となります。
国際的には、IEC・IEEE等の国際標準化機関での規格策定、グローバル製造・運用事業者間の技術連携、新興市場（東南アジア・中東・アフリカ等）への展開機会拡大が進展しています。日本企業にとって、本技術領域での研究開発投資の継続、スタートアップ・大学・国立研究機関との産学連携、特許戦略・知財管理の高度化、海外実証案件への参画が、グローバル競争力確保の重要要素です。経済安全保障・サプライチェーン国産化政策の中で、本技術の戦略的位置付けは中長期的にますます重要となります。
主な出典・参考情報
- IEC（国際電気標準会議）規格群（IEC 62933、IEC 62619、IEC 61850等）
- IEEE（米国電気電子学会）標準（IEEE 1547、IEEE 2030.5等）
- JIS（日本産業規格）電気・電池関連規格
- UL認証規格（UL 9540、UL 9540A、UL 1973等）
- 各メーカー製品仕様書・技術資料
- NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）技術ロードマップ