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» 2020年11月19日 06時30分 公開

東芝が「世界初」の水系リチウムイオン電池を開発、低温対応と長寿命を実現組み込み開発ニュース(2/2 ページ)

[朴尚洙,MONOist]
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消防法の危険物に該当しないことによるさまざまなメリット

 リチウムイオン電池は、鉛バッテリーなど他の二次電池と比べて高いエネルギー密度、出力密度を持つことからさまざまな用途で利用されている。特に、日本政府が掲げる2050年の温室効果ガス排出ゼロという目標に向けては、太陽光発電システムなどの再生可能エネルギーの出力変動に対する平準化に用いるとしてリチウムイオン電池の需要拡大が見込まれている。

定置型蓄電システム向けにリチウムイオン電池や鉛バッテリーの需要が拡大している 温室効果ガス排出ゼロに向けて重要な役割を果たす定置型蓄電システム向けにリチウムイオン電池や鉛バッテリーの需要が拡大している(クリックで拡大) 出典:東芝

 ただしリチウムイオン電池は、その高いエネルギー密度と出力密度に起因して発火事故を起こす可能性がある。事故を避けるための安全システムを併せて導入しなければならないため、電池セル単体だけでなく定置型蓄電システムとしても高コストになりがちという課題があった。このため、リチウムイオン電池よりもエネルギー密度や出力密度は低いが、安価で安全な鉛バッテリーが定置型蓄電システムに用いられることも多い。

 今回開発した水系リチウムイオン電池は、定置型蓄電システムを強く意識して開発されたものだ。従来のリチウムイオン電池は、電解液として可燃物の有機溶媒を用いているため、多数の電池セルを組み合わせて大容量のシステムに組み上げる場合、消防法の危険物に該当してしまう。そのため、電池セルを強固にするための外装缶の採用や、万が一の事態に対応するための安全システムが必要になっていた。また、消防法に戻づく設置制限として周囲に空き地を設ける必要もある。

水系リチウムイオン電池のコンセプト 水系リチウムイオン電池のコンセプト(クリックで拡大) 出典:東芝

 水系リチウムイオン電池は、消防法の危険物に該当せず、これらの付帯コストを簡略化できるため低コスト化を図れる。消防法に戻づく設置制限もないので、さまざまな場所に設置できるようになる。例えば、住居の近くやオフィスビル内などだ。リチウムイオン電池だけでなく、安価で安全なことから定置型蓄電システム向けに需要が拡大している鉛バッテリーの置き換えも可能である。

 ただし、水系リチウムイオン電池は、一定レベルの厚みが必要な固体電解質セパレータを用いる必要がある。このため、薄型のフィルム材料である多孔質セパレータを用いるリチウムイオン電池よりもエネルギー密度や出力密度では低くなる。エネルギー密度が重視されるモバイル機器や電気自動車向けでは従来のリチウムイオン電池が引き続き用いられることで住み分けられるとしている。久保木氏は「競合する二次電池としては、安全性の高さの観点で見ると全固体電池になるかもしれない」としている。

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