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日立製作所、1回の充電で400キロ走れる電気自動車用バッテリー開発

日本の日立製作所が1回の充電で400キロメートルを走れる電気自動車用リチウムイオンバッテリーを開発した。

日本経済新聞が19日に報じたところによると、このバッテリーは既存のバッテリーより容量が2倍に増え、走行距離も現在の電気自動車より40%以上増える。1回の充電で280キロメートルを走る日産の電気自動車「リーフ」より走行距離が大きく伸び、電気自動車の普及にも弾みがつくものとみられる。

リチウムイオンバッテリーは正極(+)と負極(-)間をリチウムイオンが行き来して充電と放電を繰り返すバッテリーだ。充放電容量を増やすには電極に蓄積されるリチウムイオンを増やす必要があるが、日立は正極にニッケル合金、負極にシリコン材料を使い電極の厚さを従来の2倍にしてイオン蓄積量を増やした。日立は「充放電を100回以上繰り返しても容量が初期製品の90%以上を維持する。電気自動車に搭載すれば約400キロメートルを走行できる」と説明した。これはソウルと釜山(プサン)、東京と名古屋を走ることができる距離だ。目標実用化時期は2020年だ。

リチウムイオンバッテリーはエネルギー密度が高くて軽く、スマートフォンから自動車まで多様な用途で使われるが、充放電を繰り返してリチウムイオン保存量が減ると性能が急激に落ちる短所がある。業界では親環境移動手段である電気自動車の販売が振るわない理由として、高い電気自動車価格と低いバッテリー性能を挙げている。実際に日本の市場調査機関であるB3によると、昨年販売された電気自動車233万台のうちバッテリーだけで走る車両は10%の22万8000台にとどまった。


大部分はガソリンハイブリッド電気自動車(HEV)で、残りはプラグインハイブリッド車(PHEV)だった。しかしフォルクスワーゲンのディーゼルゲート後、米国と中国を中心に電気自動車市場が急速に拡大しており、バッテリー需要も急増する見通しだ。B3は電気自動車用中大型バッテリー市場が昨年の6兆4000億ウォンから2020年には18兆8000億ウォン規模まで成長するとみている。現在の世界の中大型バッテリー市場は日本のオートモーティブエナジーサプライ(日産とNECの合弁)がシェア23.5%で1位で、LG化学が16.6%、中国BYDが15.1%、パナソニックが13.7%、サムスンSDIが12.5%の順だ。
http://japanese.joins.com/article/733/223733.html?servcode=300§code=320

【管理人 補足記事&コメント】
市販されている電気自動車では、日産自動車の「リーフ」が1回の充電で280キロメートル走行できる。400キロメートルに到達すれば電気自動車の普及が加速しそうだ。リチウムイオン電池は電極の間をリチウムイオンが行き来することで電気を取り出したり充電したりする。充放電できる容量を大きくするには、電極に蓄えられるイオンを増やす必要がある。 開発した電池は正極にリチウムイオンを蓄えやすいニッケルを主成分とする材料を使い、電極の厚さを従来の2倍にして蓄えられるイオンを増やしたという。負極は通常の炭素系材料ではなく、リチウムイオンをためたり放出したりしやすいシリコンを主成分とする材料を採用した。こうした工夫で、より多くの電気を蓄えられるようにした。

電池としての性能を示すエネルギー密度は基本単位であるセルの状態で、従来の約2倍の1キログラムあたり320ワット時を達成できるめどがついた。リチウムイオン電池の到達可能な最大値に近づいた。電気自動車に搭載すれば、標準的な条件で東京―名古屋間よりも長い約400キロメートルを走行できるようになる。使い続けると、電解液との反応などによって電極の表面に皮膜ができ、性能が低下する課題の解決にもめどをつけた。正極は材料の表面を酸化物で覆い、負極については電解液にフッ素系の添加剤を加えることなどで、皮膜の発生を抑える。充放電を100回繰り返しても、容量は当初の90%以上を維持できたとの事。

一方で、開発を支援する経済産業省傘下の新エネルギー・産業技術総合開発機構は、このレベルの性能を持つリチウムイオン電池の実用化時期を20年前後と見込んでいるわけで、かなり先となる。また、「重さ当たりでは300Wh/kg、体積当たりでは800Wh/Lが実現可能だ」と、現行のエネルギー密度に比較して意欲的な数字を掲げているのがドイツBMWで、同社は走行距離400km以上を5万米ドル以下のEVで実現するには、重さ当たりで250~300Wh/kg、体積当たりで400Wh/Lの電池が必要になるとしている。こうした高エネルギー密度は、現行の一般的な炭素材料の負極では足りないとみており、「Si(シリコン)系材料を使ってこの課題をクリアする」としている。

Si合金の活用に関しては、本田技術研究所も調査検討を進めている。同社は現在、ホンダの電動車両向けLiイオン2次電池において、正極に三元系材料とよばれる「NMC(ニッケル・マンガン・コバルト)」などの材料を活用している。その後の高容量の電池に関しても、材料の変更などで対応するとしている。高容量の三元系正極材料では、高い電流容量が期待できる。課題は、充放電を繰り返すことによる容量劣化と、放電電圧低下である。一般に三元系材料で高い電流値で充電すると、活物質が溶出するという課題がある。これを防ぐため、正極活物質にAl(アルミニウム)やMg(マグネシウム)、Ti(チタン)などでコートすることで、欠点をカバーするとしている。本田技術研究所は、電池の電解質に固体材料を用いる「全固体電池」の開発も進めており、現行電池に比較して、さらに安全性を高められるとみており、2030年ごろの実用化を目指すとしている。



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[ 2016年12月20日 10:54 ] カテゴリ:韓国経済 | TB(0) | CM(0)
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