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次世代太陽電池を研究 山大 佐野教授 A-STEPに

~次世代太陽電池を研究 山大 佐野教授 A-STEPに~

米澤新聞 2020.5.11(月)より

<研究者>
 山形大学有機材料システム研究フロンティアセンター有機材料システム研究推進本部の佐野健志教授

<テーマ
 科学技術振興機構の支援プログラム・A-STEPの採択を受け、「高効率低温形成
逆型ペロブスカイト太陽電池のモジュール化技術の開発」

ペロブスカイト太陽電池
 次世代太陽電池として注目を集める。
従来のシリコン太陽電池とは製造方法が異なり、塗布などで製造ができる。
 製作過程で450~500度の高温処理が必要なため、透明導電膜やプラスチック基板が使用できなかった。
 昨年、150℃以下の低温処理、逆型と呼ばれる構造で初めて20%を超える変換効率を実現。今後は阻止面積を拡大し、「モジュール」構造で更に高い変換効率を目指す。

<将来の期待>
 軽量・薄型、塗布方法で製作される高効率の太陽電池として、可搬型太陽電池や建材一体型太陽電池への応用が期待される。



米澤新聞 2020.3.8
~全固体電池の正極にセラミックをコーティングする技術を開発、山形大などの研究グループ~

米澤新聞 2020.3.8(日)より

 山形大学の森下正典産学連携教授と第一稀元素化学工業・大阪府&フロイント産業・東京都は、次世代電池「全固体電池」で正極コーティングの技術開発に成功したと発表。
 従来のリチウムイオン電池用の正極を使うと、固体電解質が正極を分解するため、全固体電池の短くなってしまう課題があった。

💛ナノ㍍の暑さで正極にセラミックをコーティングする技術を開発。
 ★山大と第一稀元素化学工業は特殊セラミックを含むコーティング溶液を開発
 ★フロイント産業がコーティング装置を開発
 
2019.12.6
~次世代蓄電池の実用化競争:日本の蓄電池産業発祥の京都で~

NIKKEI Business DAILY
日経産業新聞 2019.12.6(金)より

💛 シャトルバッテリー:コネックスシステムズ社

固体酸化物形燃料電池(SOFC)に鉄ー空気電池を組み合わせた蓄電池。
❖ 水素と酸素イオンを反応させて発電する。燃料電池は水素を供給する必要があるが、シャトルバッテリーは鉄の酸化還元反応を使って水素を作る。
❖ 理論上、同じ大きさのリチウムイオン電池の5倍のエネルギーを出せる。

💛 GSユアサ: コバルトの使用量を減らした低コストなリチウムイオン電池の開発を推進

日本の電池の歴史は「日本のエジソン」と呼ばれた島津製作所の二代目・島津源蔵が1895年に鉛蓄電池を国内で初めて開発したことに始まる。
島津の電池部門が独立してできたのが現在のGSユアサだ。「GS」は島津源蔵のイニシアルに由来する。

💛 全固体電池:吉野彰氏が理事長を務める技術研究組合「リチウムイオン電池材料評価研究センター(LIBTEC)」でパナソニックやトヨタ自動車と研究に取り組む。

❖ 村尾修社長は「25年にも車載向けの全固体電池を開発したい」と意欲を示す。

💛 村田製作所:ソニーから電池事業買収。業界最大容量の全固体電池を量産化

❖ 各社に先駆けワイヤレスイヤホンなどのウエアラブル端末に使える小型の全固体電池の量産化にメドをつけた。
  20年度から月産10万個の生産を目指す。
❖ リチウムイオン電池は発火しやすい液体の電解質を使うが、全固体電池は固体の電解質を活用。燃えにくく安全性が高い。
❖ 2~2.5㍉アンペア時と業界最高水準を達成。10月に千葉幕張で開催された家電見本市「CEATEC2019」では経済産業賞を受賞した。

💛 全樹脂型電池:化学メーカー三洋化成工業

日産自動車でリーフの開発に携わった慶応大学の堀江英明特任教授と共同で開発。
❖ 従来は金属が使われる集電体を樹脂に置き換えた。セパレータが不要で従来のリチウムイオン電池に比べてコストを最大6割減らせる。 
❖ 堀江氏が立ち上げたスタートアップに出資、子会社化して事業育成。
❖ 三洋化成の安藤孝夫社長は「安全性は全固体電池よりも高い」と強調。
❖ 21年初頭にも150億円かけて新型電池の新工場を福井県に建設する案を検討。 

💛 京セラ:電解液を電極に練りこんで粘土状にする新技術で次世代型リチウムイオン電池を開発。

❖ 20年秋から量産化
❖ 電極を仕切るセパレーターや集電体を減らせるため製造コストを3割程度下げられる
❖ 住宅用蓄電システムの蓄電池として商用化

💛 京都大学:内本喜晴教授らはトヨタ自動車などと共同で「全固体フッ化物イオン電池」を開発中

❖ リチウムイオンの代わりにフッ化物イオンを使用
❖ 従来のリチウムイオン電池に比べ10倍以上の高いエネルギー密度を達成できる。
❖ 電解質に固体を用いる「全固体」で燃えにくく安全性にも優れる。

次世代太陽電池を研究 山大 佐野教授 A-STEPに_c0075701_15414584.png

【2018.11.22】
~次世代電池・「全固体型電池」、家電で先行~

日本経済新聞 2018.11.22(木) より

 次世代電池の本命と期待される「全固体電池」が、暮らしや産業に浸透する可能性が出てきた。電子部品の大手・TDKが指先に乗るサイズの小型品の実用化にめどをつけた。

 電気自動車・EVで利用できるとして注目されてきた全固体電池が、家電分野などで先行する見通しだ。
次世代太陽電池を研究 山大 佐野教授 A-STEPに_c0075701_10095149.png

«全固体電池»
❖ 主要部品の電解質等、全てを固体の材料でつくる。
❖ 大容量で、急速充電に向く。
❖ 液体を使わないため安全性が高い。
❖ 高温・低温の環境下で使えるため、航空・宇宙分野での利用も期待される。
<開発状況:TDK>
❖ 数ミリ角のチップタイプを開発済みで、1千回の充電が可能。
❖ サンプル出荷を開始、量産体制を整えている最中で本格的な実用化はでは世界の先駆けとなる
<提案用途:TDK>
❖ 小型製品を家庭やオフィス、工場でのエアコンや照明などで利用することを提案。エアコンの温度を調整するために温度を測るセンサーに埋め込む。センサーのボタン型アルカリ電池の代替えの想定。
<トヨタ自動車>
❖ 2020年代前半に実用化を狙っている。航続距離を延ばすことが出来、充電時間は短くなる。
❖ フォルクスワーゲンも2025年ごろまでに量産を整える計画

<富岡 恒憲=日経 xTECH/日経Automotiveより>
電気自動車(EV)用の全固体電池の実用化に、トヨタ自動車が本気だ。同社は、2020年代前半にまず、数量限定で既存電池の性能を超える全固体電池を実用化。その後、高性能化と大量生産技術の確立を目指す。2030年までにEVがエンジン車並みの競争力を持つ可能性が出てきた。

「全固体電池は(EVの)航続距離を飛躍的に改善するポテンシャルからゲームチェンジャーになり得る技術だと考えている。200人を超える技術者とともに、2020年代前半の実用化を目指して開発を加速している」―。2030年以降との見方が大勢を占めていたEV用の全固体リチウムイオン電池(以下、全固体電池)の実用化が、一気に前倒しとなった。

 発言の主はトヨタ副社長のディディエ・ルロワ(Didier Leroy)氏である(図1)。2017年10月開催の東京モーターショーで明かした。同社はさらに、同年12月13日に、パナソニックと全固体電池を含む車載用角型電池事業に関する協業を検討すると発表。同月18日には、同社副社長の寺師茂樹氏が、「トヨタの電動車普及に向けたチャレンジ」の説明会の中で全固体電池の2020年代前半の実用化を改めて表明し、同社の本気度を強調した。


<各社が開発を競う>
❖ 太陽誘電、村田製作所
❖ 日立造船:航空・宇宙分野での活用を狙う。2020年代後半にEVに参入する計画


<課 題>
❖ 最適な電解質の材料探し
❖ 量産技術の開発

<展 望>
❖ 幅広い産業で今後、あらゆるモノがネットに繫がる「IoT」の仕組みが広がる。工作機械など産業設備、橋や道路などインフラに振動や温度を測るセンサーを取り付け、データを吸い上げて事業の改善に活用する。
❖ センサーの電源として長寿命で小型の全固体電池の需要が拡大する。データ経済の重要な裏方となりそうだ。

<将来の市場規模>
❖ 富士経済によると、世界市場規模は、2017年で21億円、2030年頃に実用化が進み、2035年に2兆7877億円まで拡大する見込み。

«産業を支える電池は世代世代を繰り返してきた»
1.マンガン乾電池: 使い切りの1次電池
❖ 1800年代後半~
❖ 独ガスナ―など欧州勢が先行
❖ 電極材料に金属のマンガン活用。安価だが電力小さい

2.アルカリ乾電池:1次電池
❖ 1900年代後半~
❖ 米エナジャイザーなどが開発
❖ 1次電池の主流。マンガン乾電池の3~5倍のエネルギー

3.リチウムイオン電池:充電可能な2次電池
❖ 1990年代~
❖ ソニーが世界初の商品化、中国CATLが自動車用首位
❖ 現在の電池の主流。スマホ、パソコンなどに幅広く普及

4.全固体電池:2次電池
❖ 2020年~
❖ TDKなど日本製、サムソンなど韓国勢、米国勢競う
❖ リチウム型より大容量で長寿命。IoT時代の黒子に

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by ykkyy | 2020-05-12 08:31 | EV・FCV(燃料電池車)、次世代乗り物 | Trackback | Comments(0)
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