“無尽蔵”ナトリウムイオン電池の面積当たり容量が４倍 ３Ｄプリントで 東北大など【橋本幸治の理系通信】（2022年9月17日）
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- Опубликовано: 22 авг 2024
- 興味深いサイエンスニュースをお伝えする理系通信。今回のテーマは「ナトリウムイオン電池」です。ここ１，２年で急速に注目を集めているナトリウムイオン電池について、東北大学やアメリカのＵＣＬＡ＝カリフォルニア大学ロサンゼルス校などの研究チームは、３Ｄプリントの技術を用いて、電極面積当たりの容量を従来比で４倍に高めることに成功したと発表しました。研究チームが開発した電極の驚きの構造「カーボンマイクロラティス」とは。そしてその構造がなぜ性能向上につながるのか。詳しくお伝えします。
※引用元：
●論文：Small誌
Yuto Katsuyama, Akira Kudo, et al. (2022) A 3D-Printed, Freestanding Carbon Lattice for Sodium Ion Batteries
doi.org/10.100...
●プレスリリース：東北大学のHPより
3Dプリント技術でナトリウムイオン電池最高性能を達成 ～連続的3次元多孔構造を持つ新材料「カーボンマイクロラティス」で高容量化の限界を突破～
www.tohoku.ac....
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法定通貨が、無断コピーなのを報じてくれや❢爆笑
他社サービスで自社の利用規約で禁止するのは草。
自社基準の禁止を他社の土俵では、禁止できません。日本語が間違っています。それは、禁止ではなく、基準の流用とか適用と言います。削除基準は、勝手にしてかまいませんが、貴社が禁止する権利はないです。
言論は可能な限り自由であるべきと言うポリシーを捨てれば、報道倫理に反します。
日本語の正しい使い方と日本の民主主義の常識や報道倫理を思い出しましょう。
😮❤❤😮❤❤❤❤
橋本さんの解説、やっぱ良いわ。
◆知りたいことを漏らさず取り上げてくれる
◆素人にも解りやすい、そして的確な説明
◆無駄な部分がなく、情報密度が高い
ずっとこのスタイルで続けて欲しい。
フラットかつ多角的な視点なのも良いですね～すばらしい説明
さかなクン？いやなんでもない。
UCLA・勝山さんが日本の技術を憂いて頑張ってる事が嬉しいです。そして橋下さんのいつも良く判る解説、有難うございます
こういうのってアイデア勝負だから、視聴者の中で素人でも何か面白いアイデアを思いつくこともあり得るでしょう。今の時代、思い付いたものを実現するために必要なもののほとんどが資金。そのために、最先端の研究を誰にでも分かるように分かりやすく解説するのはとても重要。テレ東理系通信の社会への貢献度は物凄く大きいと思います。
理論的なこともわかり易く、ド素人でも理解できるので、毎回楽しみにしてます。
化学的問題に対し構造という物理的アプローチを持って来る発想の柔軟さに感動です。
この構造は電池以外にも色んな所に応用が期待されますね。
今後がとても楽しみです。
素晴らしい発明した研究者をたたえたい。
性能はこれから改善していくんです。
国の宝。研究者の保護を厚くしないと、他国に取られる……
その通りです。
幅広く種を蒔いていれば、なぜ集中投資しないのかと批判されるし、何かを決断するというのはいつもこういう批判を浴びますね。日本は下手だけど捨てたもんじゃありません。水素エネルギーにしてもとても大切なことをしていると思います。
勝山さんや東北大の環境をちゃんと見守る機関はあるんですかね。応援しています。3Dプリンタであれば、樹脂材料やノズルなどの有識者を集めてやってほしい。
選択と集中、ドラッカーが言いだした事を日本企業は愚直にやってるんですが
何が正解（本当の次世代電池）かわからん状況で一極集中するってのは賭け事でして...
研究は万遍なくやっておくほうがいいと思うけどねぇ
このままだと研究の多様性がなくなりイグノーベル賞受賞ですら難しくなる日が来るかも
ついでに言えば、自称左翼傾向と権威主義傾向が強そうな学術学会とやらを早くパージして、まともな組織を作ってほしいものです。
そうそう、学術学会と中国の関係も問題になってましたがどうなったのかな。
@@user-cf5et7kq6s
成程、まぁ経営戦略ではあるんですがね。
1本集中でコケたらハイ倒産。ってのは会社勤めの身としては勘弁願いたいんですよ…。
@@keroro20301
学会の闇ってのもなんとも…。
なんかこう建設的になって欲しいですよね。
@@yaneura500 学術学会自体が建設的になるのはほぼ無理かなと思ってます。
思想信条から変わるのはなかなか難しいものがあると思われますので。
政府から口出しされたくないようですし、政府の予算使って国の足を引っ張られても困るので、自由にやりたいのなら民間の独立研究機関として頑張っていただけばいいのかなと思います。
テレ東さん最高です！
難しい内容なのにとても分かりやすい。
NASAがLCF（Lattice Confinement Fusion、格子内閉じ込め核融合）とか言うものを研究してたり、格子状はこれから科学分野で重要な鍵になるのかもしれない。
最後の締めの感想の通り幅広く種を蒔く事が大事だと僕も思う。
固体電池の下りは選択と集中ではない研究投資のあり方を示唆してます。基礎研究に成果主義でなくもっと予算を振り向けて欲しい。
面白い。３Dプリンターは産業革命に匹敵する進歩をもたらすという報道を見たことがあるが、こういうナノレベルの活用もあるのか。
勝山氏、工藤氏に対して、国や企業が経済的なバックアップをすべきですね。
勝山さん偉い。みんなで心意気に応えてあげようよ。
相変わらず解りやすい！
研究者の方々、頭いいですねぇ😆
うおおお、勝山さん頑張ってくれえ！！
ジャパンファースト思考の研究者はとても嬉しい。
是非成功して頂きたい。
ポータブル電源関係の情報経由で話は知ってたけど、結構期待してる研究だね。
-20℃でも使用可能で、地球上に豊富にあるナトリウムで作れるのはロマンがある。
容量に関してはだけど、リン酸鉄の時も最初は容量は少なかったから今後の研究に期待したい。
リチウムリン酸鉄は・・・・ドッカン放電と大電流充電に対応してるから電圧の低さはそんなに悪くないんだ。
多少、ラフに使ってもリチウムイオンポリマーと違って痛みにくい。
日本の技術がこれだけ遅れているのは政府が緊縮財政を推し進めてて企業も手を出したくても出せない状況が３０年続いているから。
企業の内部保留が５００兆円超えてるの知らんのか。要するにどこにどう投資すればいいかわからない、決められない経営層と、選択と集中なんて聞こえのいい言葉に踊らされてる政府の問題。
@@mitzo 知ってるよ。なんでその発想になるのかがわからないんだけど･･･
じゃあなぜ企業の内部留保が５００兆円超えてるのかを考えた事あるのかな？
５００兆円内部留保してても投資を躊躇う状況を企業側が自分たちで作り出してる事はご存知ないのかな？
@@YumewaPresident だから緊縮財政なんて関係無いんだけど、なぜ緊縮財政なんて話になるのか。そもそも緊縮財政紙てないし
@@mitzo 紙てないか〜。
緊縮財政は関係ありありなのがわからないとは･･･
あれだけ国債発行を渋ってて消費税とか税金の量も種類も増やしてて緊縮財政じゃないなんてどれだけお金持ちなの？うらやましい。
もっと欧米の経済知識を増やしたほうがいいと思う。
今の僕の知識でも乏しすぎると思ってるぐらいなんだから。
@@YumewaPresident 海外在住なんで知ってますよ。日本がどう見られてるかも含めて。
日本が国債発行渋ってるなんて海外で言ったら笑われますよ。ｗ
その欧米の売上税がどれくらいか、、、まあ知らないんでしょうね。
こういう番組助かります。
電池の研究競争も何とか日本に頑張って欲しいけど、その前に日本人の若く優秀な研究者がジャンジャン海外に行っちゃってる、という事の方が憂慮してます。
財務省「財政再建のためには仕方ないんだ。日本人からは税金巻き上げて、国家予算は削るよ。」
ほんま凄い。神はちゃんと抜け道を用意してくれているのかもと思う。
ナトリウム電池出来た時、毎日朝から晩まで融点測定で先輩は頑張っていた。
ここまできたか。
おれの後輩も同じように電圧測定で頑張っていた。俺のおかげかな
@水澤秀成
何かのネタかな？
@水澤秀成
リチウムも同等程度に危険な物質なんですがね。
粗悪品を除いてリチウムイオン電池から発火するような事故が稀であることから、ナトリウムイオン電池も安全に製造・運用できると思われます。
鉛やカドミウムも使われていたし、
それから比べれば反応物が(少なくとも代表格は)毒性少ない分だけマシだよね。
…、とこう書くと本当に電池って危ないものや反応性高いもの使ってきた代物なんだなあ…
エネルギー源として使う以上、エネルギー密度も取り出しやすさ(反応性とエネルギーの高さ)もガソリンみたいに高くなくちゃ使いづらいんだ、と考えてみれば致し方無いのかもしれないけれど。
(その一つのアンサーが全個体みたいな構造自体が閉じ込めと保護になってたり、破損時に電解質がショートの原因や空気との反応をしたりしない電池なんだろうけれど。)
それよりどんな実験だったのか詳しく知りたひ。
偶然の1年前の情報を見たけど、どうなったんでしょうね。復習動画みたいに、情報のフローの変化を考察する動画とか見ても面白そうに思えた。そういう動画もみてみたい。
この構造見てNa電池に活用できるかも！？って発想凄すぎ。
電子工学の大家である西澤潤一先生も
ナトリウムの特性を大変おもしろいと評していましたね
充電時、金属リチウムに比べて金属ナトリウムは不安定なんです
これからは３D積層ですね。半導体でも微細化が限界に来てて、重ねる高低が重要になって来てますよね。
こんな素晴らしい番組があったなんて！人生損していた気分です。これからもわかりやすい素敵な番組制作をお願いします！
勝山さんの心意気イイネ。 頑張って下さい😄😄😄
勉強になりました。ありがとう
とっても面白かったです。ナトリウムイオンの解説で終わるかと思いきや、終盤の大局解説で世界的大競争での日本没落の解説は、大変的確な内容だと思いました。 この企画の続編として、しくじり先生的に、全固体電池と水素の失敗談解説も期待しています。
わかりやすくていいですね！
いつも楽しみにしています！ありがとうございます。
素晴らしい発想の技術ですが、実用化にはまだまだ程遠いと思いました。当分はリチウム電池の時代が続きそうですね。
ナトリウムだと水で消火できないタイプかな。
リチウムイオン電池の火災は砂かけないといけないみたいね・・・。
もう一つ大事なことが抜けている。
材料にグラフェンが使われているが、グラフェンの量産技術が確立されてない。
日本、ドイツ、アメリカが研究していたが、とうとうアメリカがあきらめてしまった。
グラフェンの応用技術特許は韓国が世界一なのだが、実用化できる頃には特許は無効になってる可能性が大きいぐらい量産が難しい。
優秀な方がいるな。ありがと。
こうして凄い研究や発見をしている日本人がいるんだから、資金と外国流出を防ぐためのルールを…
バッテリーは応用先がEVだけに目が行きがちですが、
無尽蔵にある資源なら太陽光発電の電力貯蔵（発電所、一般家庭、駐車場）など、スケールとボリュームの大きい応用先がいくらでもありそうな気がします。
Naイオン電池は取り敢えず劣化防止研究によって実用性を向上して低コスト化のメリットで移動不要な自然エネルギー保存に活用すべきですね。
また、炭素負極材料は植物等の炭化によって微細な通路構造を作成して低コスト微細化出来る可能性もあります。
@水澤秀成
詳しく理由を云え。
@水澤秀成
説明責任が有るだろう。知らんのか？
Yasuda N 水に入れると反応して発火・爆発する危険があり、ナトリウムは水と結合して水素と水酸化ナトリウムに変化します
水酸化ナトリウムは強力なアルカリ性なので、体が溶けます 目に入れば長期的な影響は避けられないでしょう
ちなみにこれはリチウムも同じです(ただし水酸化ナトリウムではなく水酸化リチウム)
というかアルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウムなど)はみんな同じです
@@katsuk6295
常識ですね。(ー_ー)!!
で、何？
@@yasudan7690 今のリチウムイオン電池より爆発事故で死ぬ人が増える。つまり夢の電池では無い
まだ課題はあると思いますが、こういう面白いアイデアをどの国が先に製品化に漕ぎつけられるかですね
待ってました！
これ大学の入試問題にも最近よく出てくるんよね。炭素のグラファイトの隙間にどう入るかってやつとか。
高校の化学で学んだ内容がまんま出てきて感動するw
理論的にはアルミニウムが一番エネルギー密度が高くなる。アルミニウムはリチウムより重いが、リチウムは1個しか電子を放出しないがアルミニウムは3個まで放出できる。したがって容量が3倍になる。エネルギー密度は容量×電圧なのでエネルギー密度は三倍弱。電子を二つ放出するマグネシウムなら同じ理屈でエネルギー密度は二倍弱。
アルミニウムもマグマグネシウムも酸素と結合しやすいという物性があり、酸化マグネシウム・酸化アルミニウムは熱にも溶媒にも非常に溶けにくい。酸素と反応しにくい、マグネシウム化合物・アルミニウム化合物が未発見なので、夢のマグネシウム・アルミニウム二次電池のままである。
まずマグネシウム2次電池が厳しいのは2価であることからイオン半径が大きく、拡散速度(移動度)が遅いこと。これにより充電速度をリチウムやナトリウムより速くすることが不可能ということ。
アルミニウムは3価だしマグネシウムよりも拡散速度が絶望やね。固体化も絶望的。
燃料電池だと2価の酸素イオンが動くがそれも700度の高温じゃないと動かないからねぇ。悲しいことに今じゃ1価しか望みが無いんだよねぇ……
リチウムはガスケットにPFAを使えるけど、ナトリウムはどうやって防止するの？
凄い技術ですね。
4倍ですか。5倍まで頑張るとしてEVはリチウムイオンの10倍あると安心な感じがするので、もし価格が安いのなら2倍積めばあるいはって感じかもしれませんね。
もはやそれは爆弾と呼べるエネルギー密度であって、今以上に可搬電池のエネルギー密度をあげることについて世界は懸念をもっているのです。
正直、液系の電池で車に搭載は厳しいかもね
でも頑張って研究してほしいね
格子状とハニカム状を比較して欲しいです。
素晴らしく解り易い解説ありがとうございました カーボンの代わりにポーラスな錫は如何でしょう？
こういう研究結果ってちょくちょく出るけど全然実用化しないんだよな
３Dプリンタもたんなるおもちゃじゃなくてしっかりと活躍して電池の可能性もまだまだありそうでやばいですね
無論、性能は一番だが惚れ惚れするようなデザインのEVが見てみたい
全個体電池が有機ELの二の舞いにならない事を祈る
この方式だと同量の有効なナトリウムイオンを蓄えるための電極の重さは軽減されますが、イオンの通り道となるジャングルジム構造での隙間の確保のために体積は大きく増えますよね。要するに固体の炭素と石綿状に膨らませた炭素の見かけ上の体積の違いはめちゃくちゃデカイと予想します。
カーボンナノファイバー素材も活用されますかね？
若き研究者 頑張れ !
ブレイクスルーできるかどうかが肝ですね。がんば⁈
数学できなくて文転した自分にとって最高の番組
国語が出来るなら数学出来るから大丈夫
@@user-ev8cr3xu3h どっちもできないんだよ
文系=国語できるじゃないからね
文系は理系科目できないから、文系行くイメージ
いつも分かりやすい解説です。ありがとうございます。トヨタは全固体を数年後に実用化のニュアンスでPRしていますが、
東大の研究室によると後10年以上は無理のようですね。
理系と電池わけて配信したほうがいいかもしれませんね（笑
去年の暮れに配信した、「半固体電池」情報おもちでしたら配信お願いします。
今後に期待や
なにかというとすぐに自動車、自動車と言うけれども、
再生可能エネルギーで分散発電したものを貯蔵する蓄電池の需要の方がより重要なのではないか？
定置用なら、容積はあまり問題にならず、ひたすらコストが問題になる。
そういう観点から見て、この電池の可能性がどうなのかが気になった。
すでに川下の需要が高い電気だからそのままのことは起こらないだろうけれど、
需要を無視して川上の生産側の発展にばかり力を入れるっていうとロシアや中国が冷戦期にやらかした失敗だし、
投資を集めるのに一番身近でキャッチーなのが電気自動車かスマホだし、
技術的にも求められる用件が高い分野である以上、そこに使えるといった方がPR効果高いから。
だとおもふ。
数年前、充放電数万回連続実験やってるって記事有ったけど、
バッテリー劣化し難い膨張しないスマホ用電池まだかな…
素晴らしい技術！解説も分かり易いですね。車両重量が大幅に軽くなりそう。簡易な製造方法が早く確立されるといいですね。
リチウムイオンの方でも、ナノ構造(＆3D構造？)で容量の大幅拡大……てのは何度も言われてきました。
まぁ、『低コストで安定的に大量生産』まで行かずに終了(というか停滞)しましたけどね。
乱雑に言うと、『他の性能が変わらないとして、容量二倍だけど価格が五倍』だとどっちを取る？……な感じで。
@水澤秀成
なぜにわざわざ文字の間隔を空けるのだい？
それに、イオンの状態だったら発火の直接の原因にはならんわ。
食塩水が発火するかい？
あれ、『塩化ナトリウム』だぞ。
@@user-ov8rc4cd9b 技術革新で思惑通り進まないものですからね。ま夢があっていいな～くらいに考えましょう。
@水澤秀成 たかが電池の話題にそれほど熱くならないでください。
@@user-ov8rc4cd9b金属ナトリウムだよ。食塩(塩化ナトリウム)じゃ無いよ。
今年中に普及させると言っている中国のCATLは奥に
配列されたイオンをどう解決したのであろう？
海水を真水にするプラントのそばにナトリウムイオン電池の工場を作ったらどうですか
選択と集中、今までなんべんもそれで失敗してきたのにまだやってるんだな。社会にもでたこともない記憶力だけは良い学生気分の官僚に正しい選択なんてできるわけがない。もちろんいろんな業種を経験した人でも難しいはず。基礎研究などは常識的に薄く広く投資するのが常識だと言われてるはずなんだけどなぁ。まあ、岸田みたいなのが一杯いてそれが行政やってると思えばうまくいかなくて当然とも言えるな
まだ学生なのにこんな事してるって凄いな！
日本でも分かりやすいハイテク情報番組があるとは思いませんでした。他の分野でも期待してます！追記：中国ではラジオをつけてもTVをつけてもこういう情報番組ばかりですが、シェアを中国に奪われるのもこういうことに現れているのでは、と思いました！
秋葉原見るだけでも不安になります
だって○○ばっかで視聴率とれないんだもの。
@@Netboy0122 なんでや。娯楽を減らせば勉強する人が増えるとでも？
3Dプリンタもすごい。
いろんな技術が進化している。
リチウムイオン電池に同様のアイデアを応用するのはうまくいかない-というように解説しておられるように聞こえるのですが、どの様な理由でそうなのか今ひとつ不明確でよく理解できません。格子のサイズをプリンターの現行の解像度のままではリチウムイオン電池に応用した場合にどの程度の改善が見込めるのか、又は明確な改善がみられなかったのか数値を示して解説してほしかったですね。
られなかったのか、この点は数値的な
リチウム電池に応用したら・・って思ったけど解説されてたｗ
仮に性能面でリチウムに勝てなくても
資源面で言えばナトリウムの方が潤沢にあるのだから
スマホ電池を1000円で交換できるカートリッジにできたら
今の単三アルカリ電池感覚で使えそう
四角に組まなくていいんじゃないかな。ハニカム構造にするとか。
失政による劣後で他国との差の大きさに落胆するばかりです
正しい貨幣感に基づく正しい政治に期待するしかありません
若者がこんなにも日本を憂いてくれている事に感謝です
イオンの通路のサイズは全部同じにするのではなく、道路が生活道路、地域道路、高速道路と階層化されているようにフラクタル的な階層構造にするのがいいと思います。
最近、リン酸鉄を買ってしまいました。早すぎたかしら？
ナトリウムイオンを付着・放出できる面積を大きくすればよいのであれば、エアフィルターと同じ“蛇腹構造”にすれば、分厚くしなくても、面積を数倍にできると思います。
研究者に言ってみてください
むしろ研究者になるんだ
リチウムがイオン化傾向が一番高いから！と言うなら、いっそ、水素ならば最高で有る事は明らか
水素を移動させる隙間なら、ナノ3Dプリンターの開発！で解決出来れば良いですが、問題はやはり爆発の危険性ですか？
水素を他の元素に固定して、電子だけを出し入れする水素電池はいかがなモンでしょうか？素人ながら、、、
リチウムに比べ1/4の体積充電率のナトリユーム。
3Dプリンタの精度向上が鍵。全固体電池への偏向が、電池産業の技術開発予算の縮小が悪影響を引き起こしている。国難で有る。
全個体が花開いてくれ
5年くらい前から注目されてたよね。
サイエンスZEROでしてたの見たてわぁ。
そろそろ実現か！？
単純に振動に弱いことと、劣化が早いことが容易に予測される。中国での実用化が楽しみだね
勝山さん とても応援致しておりますよ。 机下😢
電池ではないが。エネルギー駆動に人間はナトリュウムイオンの出入りを使ってます。
人間の筋肉のようなものを動力にして（緊張と弛緩を無限に行うだけ）発電を行うことはできないのだろうか。
中国の電池メーカー最大手CATLは日本のTDKが作ったATLが元で
体よく乗っ取られたようなもの
技術者が頑張っても会社がやられたらどうしようもない
技術者は会社の動向には無力で逆らえないから
日本政府は企業自体の流出行為が出来ないようにしないといけない
その内、使用済みEVバッテリが大量に出回るから別に良いよ。それより和製LFP作って欲しい。
詳しいことはわからないのですが、根本的に電気自動車自体が今後どこかの時点で廃れていくのではないかと個人的には思っています。
ナトリウムイオン前提の電極最適化ももちろんやるべきだけど、やはりリチウムイオン電池への応用展開も必要ですね。炭素材料に対する技術課題が残ってるとしても、全個体電池ほどは難しくなさそう。全個体電池への応用も面白いかも。
このバッテリーが商品化されても従来のリチウムイオン電池の4分の1の大きさにして結局電池持ち変わらずって、そんな未来しか見えない。
海の水を永久的に無料で使用できる権利を国が維持できるかが問題ですね
NHKよりテレ東の方が良くないかこれ
研究者2人が電子の流れで上から下に流れるイメージで話しているのに対して、橋本さんは電気の流れで下から上に置き換えているのが凄い。
元電池技術者としてこれは実現しないよ
昔から様々なメーカーや大学がリチウムイオン電池に変わる電池の理論やサンプル出してきたけど量産化まですべてこぎつけてない
技術や安全面の問題もあるけど量産化にした際に費用回収できるか最初高くても買ってもらえるかでそうしないと量産化低価格化までいけないんだよね
その理屈だとリチウムイオン電池すら世に出てきておらんがな
@@nain9468 今は亡きソニーの森田会長の後押しが
あってソニーがいち早くリチウムイオン電池を
世に出せたというのはが大きいでしょう
今の理系メーカーでオレがケツ持つから
好きにやれという経営者はいないのでは
この動画でCATLの名前が出てきてるけど数十億レベルの投資は既にいくつか出てきてるで
向こう5年で車屋さんからの金も数兆流れ込む
詳しくないから知らんけどソニーはいくら予算つけたの？
@@nain9468 ソニーがいくらの予算を拠出したかはしらないなあ
全個体も失敗したように技術的ハードルが高い
昔水素電池なんて話出たけど電解液をユーザーが電池の穴から注入するなんて荒唐無稽なサンプルでてたし
ましてや量産になると果たしてどこのメーカーが受け持つのかソニーパナソニ東芝富士電気化学辺りか？
あとは責任をだれがとるか リチウムイオンの話で開発者の西氏が森田会長に
西「リチウムは燃えるから非常に危ない。それをやってもいいのですか」
森田「砂糖だって食べ過ぎたら体に悪いだろ。だけど誰も砂糖を禁止しないじゃないか。それと同じことでリチウムだって正しく使えば危なくないから、きちんとそういった物を開発しなさい」
この度量の大きさの責任取る人いないと日本は前へ進めないだろう
日本だけの話？！
主張がよくわからん
後押しがあればできると思ってるの？
日本じゃなければできると思ってるの？
技術者として、と最初に断り入れた割には技術の話じゃなくて販売戦略の話しかしてなくね？
日本の電池産業の現況は、日本の自動車メーカーがEVに後ろ向きっていうことの結果という面が強いのではないかと。。。