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あやしく意味不明のダークファンタジー&SF。 一応健全(?)

電気自動車 リチウムイオン電池の次の世代

電気自動車の電源電池として主流となるであろうリチウムイオン電池ですが、やはり欠点はあります

なかでも大きいのはリサイクルが難しい ということではないでしょうか

それが コストにも反映してしまいます

でも、次々に新しい技術が開発され実用化されつつあるのです

それは

リチウムー銅電池 大容量でリサイクルが容易です

リチウム空気電池 充電ではなく補充という方法でも電池容量をいっぱいにすることができます

リチウムイオンキャパシタ 電池とは違う原理によるものですが 短時間で充電でき大出力も期待できます

革新技術(ブレイクスルー技術)の開発と実用化は日本のもっとも得意とする分野で、あまり遠くまで走れない
あるいは、大型長距離トラックに使うのは無理 といった電気自動車のウィークポイントも克服できる可能性が見えてきました

以下は新しい充電装置の内容です

「リチウム・銅電池」

今回開発したリチウム-銅二次電池では、金属リチウムからなる負極側に有機電解液を、金属銅からなる正極側に水性電解液を用い、両電解液を固体電解質の壁で仕切り、両電解液の混合を防いだ。固体電解質の壁はリチウムイオン(Li+)だけを通すので、銅イオン(Cu2+)は有機電解液に到達せず、電池内の反応は支障なく進んだ。この電池の正極側の放電容量密度は、843mAh/g(正極で反応した銅重量あたり)であり、従来のリチウムイオン電池の5倍以上と大容量である。また、100回の充放電試験後も、放電容量の低下は微小であった。さらに、従来のリチウムイオン電池は、電極の構造が複雑なため寿命の尽きた同電池のリサイクルは極めて困難であるが、今回開発の電池は、電極には単純な金属リチウムと銅だけを用いているので、低コストで生産でき、簡単なプロセスでリサイクル可能である。

「リチウム・空気電池」


携帯電話やノートパソコンなどにリチウムイオン電池は広く使われているが、電気自動車用にはエネルギー密度が不足している。そのため理論的に大容量化が可能と予測されている「リチウム-空気電池」が次世代の大容量電池として注目されている。しかし今までに報告されているリチウム-空気電池は、正極に固体の反応生成物が蓄積し電解液と空気の接触が遮断され放電が止まるなどの問題があった。

 本研究においては、負極(金属リチウム)側に有機電解液を、正極(空気)側に水性電解液を用い、両者を固体電解質で仕切り、両電解液の混合を防いだ。固体電解質はリチウムイオンのみを通すため、電池反応は支障なく進み、正極における反応生成物は水溶性であり固体物質は生成しない。この電池の連続50000mAh/g(空気極の単位質量あたり)の放電も実験により確認した。

 本技術は自動車用電池として極めて有望である。自動車用のスタンドで、正極の水性電解液を入れ替え、負極側の金属リチウムをカセットなどの方式で補給すれば、自動車は充電の待ち時間なく連続走行できる。使用済みの水性電解液からは電気的に容易に金属リチウムが再生され、リチウムは繰り返し使用される。金属リチウムを燃料とした新型燃料電池といえる

「リチウムイオンキャパシタ」

リチウムイオンキャパシタはセルの電圧と負極の静電容量が増加するため、従来の電気二重層キャパシタと比較してエネルギー密度に関して優れている。 従来のキャパシタの電圧は2.5Vから3V程だが、リチウムイオンをあらかじめ負極にドープすること(リチウムプレドープ)によって4V程度まで上昇させることができる。 セル内のエネルギーは電圧の2乗に比例するため、この電圧上昇分により、エネルギー向上に大きく寄与できる。

また、リチウムをプレドープされた負極は、従来の電気二重層キャパシタで主に使用されている活性炭と比べて数十倍程度の静電容量を保有している。

結果、セル内の全体の静電容量理論上最大約4倍にまで増加し、その分セルのエネルギーは高まることとなる。 これらの要因により、リチウムイオンキャパシタは通常のキャパシタと比較してセルのエネルギーを飛躍的に高めることが可能。

その他にも

電流の出力密度、寿命、メンテナンスも電気二重層と同等
自己放電が小さい
リチウムイオン二次電池と比べ、熱暴走を起こしにくく安全性が高い
価格が高い
下限電圧に制限がある
過放電が進むとセルが劣化するため、電圧監視のための制御回路が必要となる
電気二重層と比べ、高温特性に優れる
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  1. 2010/10/21(木) 21:00:04|
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