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全個体電池が次世代電池として注目されている理由

温室効果ガスの排出量を2050年までに実質ゼロにするには、電気自動車の普及が前提です。電気自動車の普及には、安全で、高密度のバッテリーは必須のため、全個体電池は期待されている。この記事では、全個体電池について分かりやすく紹介します。

なぜ、全個体電池は次世代電池として注目されているの?

現在主流と言われるリチウムイオン電池は、液体の電解質中をイオンが動いて電子が流動して電気を発生します。

リチウムイオン電池は、従来の電池に比べて素晴らしい性能を持っているが、電解質は発火や爆発する危険がある有機溶媒の液体です。負極と正極がショートすることや、電解質が容器から漏れ出る危険があって、どうしても安全性に懸念がある。

リチウムイオン電池が、発火や爆発する危険がある有機溶媒を使う理由は、リチウムイオンが水分と反応してしまうためです。

リチウムイオン電池は、安全性の確保のために、二重三重の安全策が必要です。そのため、どうしても電池容量は制限されてしまう。

ところが、全個体電池の電解質は個体のため、燃えにくいことからエネルギー密度は高くできる。そのため、小さくても多くのエネルギーを蓄えられる素晴らしい性能を秘めている。

つまり、全個体電池は、リチウムイオン電池の電解液を、より安全性の高い個体化した電池です。但し、電池を構成する電解質内では、負極から正極に電子を流してリチウムイオンを放電させる必要があります。

電解質内では、「イオンが素早く動き回れるような特性」を持つことが求められます。従来のリチウムイオン電池の液体の電解質を冷凍させるなどして、個体化しても電気は流れません。

全個体電池は、電解質を特殊な物質にして個体でも電気が流れるようにしたものです。

全個体電池に期待される性能

全個体電池が期待されているものは、次のような性能だ。

  1. 大容量化(高密度化)
  2. 安全・信頼性向上(液漏れしない、爆発しない、燃えにくい)
  3. 長寿命(劣化しにくい)
  4. 小型化(高エネルギー密度)
  5. 低価格化(素材の選択幅広い)

以上のような、優れた性能があるため、国は全個体電池をバッテリーにした電気自動車によって、二酸化炭素の排出問題を大幅に改善することを見込んでいる。

電気自動車への全個体電池搭載による改善内容

現在の電気自動車は、ガソリン車等の給油にくらべて、1回の充電で走行できる距離が短く、充電時間も長い。

電気自動車のバッテリーを全個体電池にすると、蓄えられる電気の量は、液体のリチウムイオン電池の2倍以上と見込まれる上に、充電時間も短縮すると期待されている。

全個体電池の課題

全個体電池は開発中の技術のため、技術的な課題も残されている。

  • 全個体電池は、個体の電解質に個体の極(正極・負極)を安定的に長時間接合し続けなければならない。
  • 電気自動車は、巨大な容量の電池を必要とする。安全で高信頼度が要求される電気自動車に必要な電池の大容量化は課題。
  • 量産技術の確立。

まとめ

現在主流のリチウムイオン電池は、液体の危険な電解質中をイオンが動いて電子が動いて電気を発生する仕組みの為、電解質が容器から漏れ出る等の危険があって、安全対策は必須。

全個体電池の電解質は、個体のため燃えにくく、安全性は高くなる。そのため、エネルギー密度は高くできて、小さくても多くのエネルギーを蓄えられる。

つまり、電気自動車のエネルギー源として有望

まだ、開発中のため課題もあるが、全個体電池に関する特許は、オール日本で37%も保有している。世界一だ。

現在は、まだ量産技術が確立していないが、液体の電解質と同等以上の伝導性をもつ材料の開発が進められていて、いずれは課題が克服されるだろう。

このようなことから、全個体電池は日本の将来の有望な技術として期待されている。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。
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