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2020.08.12
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カテゴリ: カテゴリ未分類
今日のウォーキングは第1740日目で8521歩だった。
朝早く、台所の敷物を交換し、すがすがしくなった。
昼食は久しぶりに桃谷楼で採った。連れ合いはその後高槻阪急で買物をした。総てがコロナを意識して、おっかなびっくりの生活だ。

***

「新型電池、EV1000キロに道」という記事があった。そろそろEVも現実味を帯びるのかなぁと思う。新型電池の蓄電性能はリチウムイオンの7倍だとか、京大とトヨタが原型を試作したとある。

この世の中、何でも電気がないと動かないが、最近は特にスマートフォンなど、持ち歩ける電子機器も充電式の電池で賄っているが、この電池切れが結構面倒だ。
電池を制する者が世の中を制するくらいの感覚である。いみじくも技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究センターの石黒恭生常務理事も同じ事を言っているようだ。

EVも既に市販はされてはいるが、恐らく1回充電での最長距離は500kmが最大だったように思う。それが倍増するのだから何となく嬉しい気がする。大阪に住んでいると、東京まで約500km、姫が住む辻堂までは約500km弱と、従来市販のEVでも何とか届きそうだが、一寸トラブルを考えると不安な距離だった。それが一挙に1000km走れるとなると、安心して利用できそうだ。

新型蓄電池の有力候補に「フルオライドイオン電池(FIB)」というのがある。


理論は難しそうなので飛ばすとして、フッ素と銅やコバルトを含む正極とランタンの負極のペアで成り立つ電池で、電気をためる容量ではリチウムイオン電池を上回る性能を持つ。

現行のEVでも、1回の充電で走れる距離はリチウムイオン電池の更新や減速時の力を電気に変える工夫などで延びている。条件によっては約600km(私は500km程度と記憶していたが、実勢では更に伸びているようだ)の走行が可能な車種が米テスラや日産自動車にはある。

リチウムイオン電池の思想を元にすれば、これ以上の蓄電性能を示す「エネルギー密度」を向上させることには無理があるようだ。

そこで、京大などはリチウムイオン電池の限界を超えるエネルギー密度が可能とみられるフッ化物イオン電池に着目した。以下の説明はわかりやすいのでそのまま記すると、「フッ素と金属がくっついたフッ化物はフッ化物イオンを幾つも携え、効率よく電気を生む。あたかも1本の木にリンゴがたわわに実り、収穫のたびに大量のリンゴを手にできるかのようだ。」

エネルギー密度が大きいと、軽くて小さい電池ができるし、同じ大きさなら、電気を長く使えることになる。京大などはリチウムイオン電池の7倍のエネルギー密度を持つ電池を目指す。

FIBではイオンが移動する電解質にリチウムイオン電池で使う液体ではなく、固体の電解質に取り換えた。このタイプの「全固体電池」は燃えにくく、熱を逃がす工夫が省ける。「全固体」と「フッ化物イオン電池」が相乗効果を発揮すれば、1000kmの走行に手が届く見込みだ。

之に異を唱える人も居る。従来の研究では、高温でしか動かず、電極が膨らむ問題もあったためだ。研究チームは、コバルトにニッケルと銅を加えた合金を電極に使って体積の変化を抑えることと、負極の材料などを電池の容量を下げずに繰り返し充放電できるように工夫した。

この考え(フッ化物イオン電池を室温で動かす)は、ホンダや米航空宇宙局(NASA)なども2018年に試みて可能性を確認している。他にもマグネシウムやアルミニウムなどに可能性をかける研究がある。

現行のリチウムイオン電池だけでも、車載用の世界市場は3年後に6兆円を超えるとの見方がある。(2019年の見通しでは2022年のリチウムイオン電池の世界市場は2017年比2.3倍の7兆3900億円にも達するとしたり、また、2026年にはおよそ1,100億ドル(約11兆8,200億円)になる可能性があるという)

蓄電池の進化は「動力」として快適な走りや環境対応を後押しするだけではない。街の至る所にあるEVが太陽光発電などの電気を蓄える「蓄電池」となり、再生可能エネルギーを社会全体で使いこなす巨大な蓄電池網を築くことになる。之は非常時の電源確保という意味からも、災害の多い日本では有効だとされる。

従って、既存のリチウムイオン電池の改良でも各社はしのぎを削っている。リチウムイオン電池材料評価研究センターは、トヨタやパナソニック、旭化成などが参画し、2023年4月までに全固体の技術を確立すると目論んでいる。



リチウムイオン電池は原型が1985年に完成し、実用化したのは1991年だった。次世代電池は開発に時間がかかるようだ。

難しいのが元素の組み合わせだ。イオンに何を選び、正極と負極、電解質の素材をどうするかが性能を分ける。日本は、技術水準が高いとされ、大学や自動車会社、又素材関連の企業が技術を蓄積しているとのことだ。

これらの業界の風通しがどんなものなのか知らないが、巨大なパイを前にして、各社が鎬を削る状況は容易に想像が付く。

元素の相性を人工知能(AI)を使って予測する「マテリアルズ・インフォマティクス(材料情報科学)」などを使う技術も注目されている。電池は化学屋などと言った古い視点で語るには、最近の科学分野は相当裾野が広い。

新たな発想の取り組みが鍵を握ることになる。この点では、逆にAIや次世代計算機の技術で先行する米国や中国が、次世代電池の開発でも優位に立つ可能性がある。正に、戦国時代と言わねばならない。



リチウムイオン電池の次にくる蓄電池は何か。各国企業は「次の一手」を虎視眈々と狙っているとされるが、くれぐれも造船で起きたような、低価格を目指すあまり、労働単価の安い中国現地工場での製造を目論んで、貴重な技術の中枢までも吸い取られないように心がけなければならないだろう。

次世代電池にはこのほか、全樹脂電池や全固体電池更に、クレイ型リチウムイオン電池などがある。

全樹脂電池は三洋化成工業が川崎重工の無人潜水機に搭載することが決まっている。全固体電池は可燃性の危険を固体に置き換えたものとして村田製作所やTDKなどが挑んでいて、クレイ型電池は電極に電解質を塗り込んだ新技術で、量産体制に入ろうとしている。





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Last updated  2020.08.13 11:30:38
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