吉野彰氏によるリチウムイオン電池の基本構造確立と特許戦略

#技術・R&D起点の勝負#隣接領域への展開

石油化学に次ぐ新素材を探る少人数の研究テーマから、なぜ世界を変える電池が生まれたか

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時期 1985年
意思決定者 吉野彰 旭化成 研究員、当時
論点 基礎研究から生まれた技術の事業化と特許戦略
概要
旭化成の研究員だった吉野彰氏が、負極に炭素材料を用いるリチウムイオン電池の基本構造を確立して1985年から86年にかけて特許を出願し、2019年にノーベル化学賞を受賞するに至った研究開発と特許戦略。
背景
汎用型の繊維事業からの脱却を模索していた旭化成で、吉野氏は1981年から少人数の遊軍研究員としてポリアセチレンの素材研究に着手し、太陽電池での応用を断念したのち二次電池へと研究テーマを転じていった。
内容
米テキサス大学のジョン・グッドイナフ氏らが1980年に発表したコバルト酸リチウム正極の研究を踏まえ、吉野氏は負極に炭素材料を採用する電池の基本構成を考案し、安全性試験を経て1985年から86年に特許を出願した。
含意
1990年代には旭化成・東芝の合弁会社が解散するなど量産面での後退があったが、基本特許を握り続けたことが、2019年のノーベル化学賞受賞という「多角化経営の果実」の評価につながった。
筆者の見解

技術の起源を握り続けることの価値

この決断の核心は、経営会議で下された事業戦略ではなく、一人の研究員が2年ごとに与えられた基礎研究のテーマ設定のなかで下した技術的な選択にあったとみることができる。負極に炭素材料を選ぶという判断は、当時は電池の量産や事業化の成否を左右する経営上の一手として意識されていたわけではなかった。だが、この技術的判断こそが、その後30年余りにわたる旭化成の電池事業の浮き沈みを超えて生き残る資産となったとみられる。

量産面では合弁の解散という後退を経験しながら、基本特許という無形の資産を保持し続けたことが、2019年のノーベル化学賞受賞に結実した点に、この事例の含意がある。事業化の速さでは先行する競合に譲っても、技術の起源を押さえ続けることの価値を示した事例といえる。全固体電池を巡る開発競争が新たな山場を迎えるいま、基礎研究への継続投資をどう位置づけるかという吉野氏自身の問いかけは、旭化成に限らず日本の製造業にとって今も重い意味を持つとみられる。

Yutaka Sugiura, 2026年7月

背景

石油化学に次ぐ新素材研究としてのポリアセチレン

吉野彰氏は1972年、京都大学大学院工学研究科修士課程を修了して旭化成に入社した。当時の旭化成は汎用型の繊維事業から抜け出す時期にさしかかっており、吉野氏は入社の決め手について、何か新しいことを研究できると考えたためだったと振り返っている。研究開発部では大型プロジェクトとは別枠の少人数の遊軍研究員として配属され、2年ごとにみずからテーマを設定して基礎研究に取り組む立場に置かれた[1]。

吉野氏がテーマに掲げた研究は、最初の3つが失敗に終わった。4番目に選んだのが、のちにノーベル化学賞を受賞する白川英樹氏が発見し当時世界的な話題になっていた導電性プラスチック、ポリアセチレンの素材研究であった。1981年、33歳で着手したこの研究は当初から電池を目的としたものではなく、電気を通すだけでなくイオンも出入りするというポリアセチレンの性質に着目した、より広い応用可能性の探索であった[2]。

電池研究への転身とグッドイナフ氏の論文との出会い

吉野氏がまず考えたのはポリアセチレンの太陽電池への応用であったが、屋外で10年以上の耐久性を求められる用途には向かず、当時すでに優れた材料も出てきていたため断念した。次に着目したのが二次電池であった。軽量かつ高容量な二次電池としてリチウムイオン電池の研究が活発化していた一方、負極に使われていた材料は安全性に課題を抱え、実用化に結び付いていなかった。吉野氏はポリアセチレンを負極に使えば安全性の問題を解決できるのではないかと考えた[3][4]。

この着想を後押ししたのが、米テキサス大学のジョン・グッドイナフ氏の研究であった。グッドイナフ氏らの研究チームは、電池の負極に金属リチウムを用いる手法（同賞を共同受賞するマイケル・スタンリー・ウィッティンガム氏が1970年代半ばに発見）が抱える発火・爆発の危険性という課題に取り組み、1980年に正極へコバルト酸リチウムを用いることで安定性を高められると発表していた。吉野氏は1982年末、川崎の研究所で年末の大掃除を終えたのち、積み上げられていた未読論文の中からこの論文を見つけ出し、みずからの負極の着想と組み合わせればうまくいくはずだと感じたという[5][6]。

決断

負極炭素材料の採用と基本構造の確立

吉野氏はグッドイナフ氏の正極研究を踏まえ、負極には金属リチウムではなく炭素材料を採用する道を選んだ。正極にコバルト酸リチウム、負極に炭素、その間をリチウムイオンが行き来する仕組みとすることで、蓄電池としての基本構成を組み立てた。安全性の検証ではダイナマイトの試験場を借りて鉄塊を落とす試験にも耐えることを確かめたうえで、1985年から86年にかけてこの基本構造に関する特許を出願した[7][8]。

吉野氏がこの探索研究に着手したのは33歳のときで、現在につながる原型が固まった1985年には37歳になっていた。吉野氏はみずからの受賞について、大学に所属する研究者ではなく「産業界の吉野」が受賞した点に意義があるとし、泥くさいが世の中の役に立つ研究が評価されたことの表れだと述べている。アカデミアの研究者が論文の形で成果を残すのに対し、企業の研究者は特許が評価の対象となるが、その内容を外部が読み解いて推薦することは難しいとも語っている[9][10]。

量産化と特許を巡る攻防（1990年代）

基本特許の確立後、リチウムイオン電池の実用化は旭化成の外で先に動いた。1991年、世界で初めて電池として量産にこぎ着けたのはソニーであった。旭化成自身も商用化に向けてソニーと共同でプロジェクトを進めたが紆余曲折の末に中断し、1993年には東芝と合弁会社を設立して電池生産に参入した。1994年には旧三洋電機と松下電器産業（現パナソニック）も量産に加わり、複数企業が入り乱れる業界構成が形づくられた[11][12]。

市場が拡大するにつれ、基本特許を握る旭化成の立場は事業戦略上の焦点となった。1997年9月8日号の日経ビジネスは「リチウムイオン電池、旭化成が仕掛ける『特許戦争』」の見出しで、需要拡大にともない4000億円規模への成長が見込まれる市場を巡る、特許を軸にした競合各社との攻防を伝えた。実用化から日が浅い技術ほど、基本特許の帰属がその後の事業の主導権を左右することを示す事例であった[13]。

結果

量産面での後退と基本特許の保持

商用化から数年間、リチウムイオン電池はすぐには市場に受け入れられなかった。吉野氏はのちの受賞会見で、電池がまったく売れない時期が3年ほど続き、研究開発投資と設備投資だけが膨らんでいく状況を、真綿で首を締められるような苦しみだったと振り返っている。旭化成が東芝とともに設立した合弁会社はその後解散に至り、量産という事業段階での旭化成の関与は縮小していった[14][15]。

1995年には「ウィンドウズ95」の発売と重なり、電池需要はにわかに拡大した。ITバブル崩壊で一時的な落ち込みを経たのち、ハイブリッド車や電気自動車向けの大型電池需要が広がって市場は盛り返した。2010年に日産自動車の電気自動車「リーフ」が発売されて以降は車載向けの搭載も本格化し、2017年には車載向け電池が小型家庭用の市場規模を追い抜いた。市場全体の規模は、当初想定していたカメラ向け用途のおよそ500倍にまで膨らんだ[16][17]。

ノーベル化学賞受賞と「多角化経営の果実」という評価

2019年10月9日、旭化成本社で開かれた受賞会見で、吉野彰名誉フェローは声を弾ませ、ノーベル化学賞の対象分野は幅広く電池のようなデバイスにはなかなか順番が回ってこないと考えていたと語った。同日、スウェーデン王立科学アカデミーは2019年のノーベル化学賞を、吉野氏のほか米ニューヨーク州立大学のマイケル・スタンリー・ウィッティンガム卓越教授、米テキサス大学のジョン・グッドイナフ教授の3氏に授与すると発表した。旭化成は2012年から受賞に備えた会見の準備を続けており、この日ようやく本番を迎えた[18][19]。

受賞から数日後、日本経済新聞が配信した記事は吉野氏のノーベル化学賞受賞を「旭化成、多角化経営の果実」という見出しで位置づけた。繊維・樹脂で培った素材技術とM&Aを組み合わせて事業領域を広げてきた旭化成の経営スタイルの中で、電池材料という一研究テーマが育ち、34年を経て世界的な栄誉に結びついたとする評価であった。受賞後も吉野氏は電池を巡る発言を続けており、2021年のインタビューでは車載電池を巡る投資で欧米・中国が先行するなか日本は崖っぷちにあるとしながらも、2025年以降を見据えて焦らず対応すべきだと語っている[20][21]。

出典・参考