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今やリチウムイオン電池がない生活など考えられないだろう。自分は関係ないよ？ いやいや、そんなはずはない。あなたが今握りしめているスマホだってそのおかげで動いているのだから。2019年、「リチウムイオン電池の父」と呼ばれる吉野彰さんらが栄えあるノーベル化学賞を受賞したことからも、いかに偉大な発明であるかわかるはずだ。
そんな偉大な発明であっても問題がまったくないわけではない。それは本格的な電気自動車の登場を阻んでいると言われるくらいの大問題だ。
しかしオーストラリア、ディーキン大学の研究グループが、一般的な産業用ポリマーを利用することでそれを克服する固体電解質の開発に成功したそうだ。
従来のリチウムイオン電池の2倍のエネルギー密度を持ち、それでいて爆発も発火もしない安全な全固体電池の扉を開く発明であるという。
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固体に見えるリチウムイオン電池は液体？
ざっくり説明してしまうと、従来のリチウムイオン電池は電解液の中にプラス（正極）とマイナス（負極）を浸したような構造になっている。そして、リチウムのイオンが正極から負極に流れるプロセスが充電、その反対に負極から正極に流れるプロセスが放電だ。このようにリチウムイオン電池はイオンが移動することで機能しているのだが、そのためには電解液が必要になる。ぱっと見は固体に見える電池であっても、中には液体が使われているというわけだ。
世の中なかなかうまくいかないもので、電解液は可燃性であるために、何らかの問題が生じて温度が上昇してしまうと、爆発したり燃えたりしてしまう。安全性の面で問題を抱えているのだ。
この熱に弱いという弱点は、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高めたり、急速充電を行ううえで障害となったきた。本格的な電気自動車や電気飛行機、携帯デバイスといった次世代アイテムの発展を邪魔してきたボトルネックだったのだ。
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既存のポリマーを利用した固体電解質
今回、チェン・ファンファン博士とワン・シャオエン博士らが開発したのは、これまで電解液として利用されてきた揮発性溶液のかわりに、リチウムイオンに弱く結合した固体ポリマー素材を利用した固体電解質だ。温度が上がっても燃えたりはしないので、従来のリチウムイオン電池の2倍ものエネルギー密度を実現することができる。
現在、商用利用されているリチウムイオン電池は最大でも250Wh/kg（テスラ、モデル3のバッテリー）程度だとされている。
しかし新開発の固体ポリマー電解質なら500Wh/kgが可能で、電池の小型化、軽量化、低コスト化を図れるようになるという。人々が期待するような10倍もの性能アップとはいかないが、それでも非常に大きなステップだ。
また一般に流通するポリマーしか使わないので、大量生産を行うのもそれほど難しくはないというメリットもある。
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画期的な次世代電池の実用化へ向けて
研究グループは、これまで時計に入るようなコイン電池サイズでこの固体ポリマー電解質のテストを行なってきたが、今後はスマホに使われる電池サイズにまで拡大していく予定だそうだ。そして、そのテストでも問題がなければ、いよいよ実用化へ向けてビジネスパートナー探しを始めるとのことだ。
この研究は『Joule』に掲載された。
References:Solid state battery breakthrough could double the density of lithium-ion cells/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント
1. 匿名処理班
電池と記憶メディアは発売されるまでは信用できないなぁ
2. 匿名処理班
新型電池の話しは時々でるが商品化の難しさがあるんだろうなぁ…
3.
4.
5. 匿名処理班
爆発しない安全性は良いね
中国のスマホ買っても爆発におびえる必要のない時代が来るんだろうか
6. 匿名処理班
個体電池は自動車のモーターの高出力に耐えられるかどうか。
しかしいつかそれもクリアできればなぁ
7. 匿名処理班
リチウムイオン電池の性能云々はここ20年ぐらいずっとやってるよね
8. 匿名処理班
こんなのは研究開発費集めの口実だって。容量何十倍やら満充電速度数十秒やら...。
9. 匿名処理班
とうとう来たか。
この分野はどんどん発展して欲しい。
10. 匿名処理班
あーこの方法かー
俺もやろうと思ってたんだよ
11. 匿名処理班
研究室レベルの話はこれ以外も聞くけど実用化って更に難しいんだね
例え10倍にできてもお値段20倍なら普及もしない
12. 匿名処理班
全固体電池って他の日本人の人が先に作ってなかったっけか
13. 匿名処理班
なんか記事読む限り大型化が難しそう。
14. 匿名処理班
こんなに需要があるのになかなか実用化されないのは、やっぱりコストを従来のバッテリーレベルまで落とせないからなのかな
15. 匿名処理班
そういや5年ほど前にインド系アメリカ人の女子学生が超小型かつ超高速充電の
画期的なバッテリー開発してて凄く期待されてたけど、どうなったんだろう？
やっぱ利権絡みで潰されたんだろうか(´・ω・｀)
16. 匿名処理班
ttps://blog.evsmart.net/electric-vehicles/solid-state-battery-mr-amazutsumi-interview/?amp
電池開発のスペシャリストが全個体電池の事をメタクソに言ってるなかなか面白いインタビュー記事。
17.
18. 匿名処理班
ナトリウムイオン電池に期待したい
19. 匿名処理班
チェンとかワンというだけで信頼性を9割失わせる不思議
20. 匿名処理班
ランボルギーニはMITと協力して動力源がリチウム電池よりも大きなエネルギー密度を持ったスーパキャパシタのスーパーカー作ろうとしてるし、今後楽しみだな
21. 匿名処理班
※2
技術としてどれだけ凄いものが作れても、流通させるには価格の問題があるからねー。
極力簡単に量産化できないと一般に名が知られる場所まで出てこない。
リチウムイオン電池も数十年かけてようやくここまで普及できたから。
22. 匿名処理班
EVを「今」おすすめできない理由がコレ
安全で性能の高いバッテリーが現在絶賛開発中
ということは現在のEVはあっという間に性能は低く環境負荷が大きいだけの代物になってしまう
23. 匿名処理班
※22
一つ忘れちゃいけないのは、
今買ってくれる人がいるから、未来に安価で安全で安定した製品が生まれる。
無闇矢鱈な買い控えを煽るのは、未来の自分の首を絞める行為だ。
24. 匿名処理班
普通に中国の方が今研究開発はすごい説ある。
チェンだのワンだのじゃなく。
IPS山中教授曰く 20年前とかは日本の論文引用数はトップレベルだった。
今は20位とか北欧にも抜かれてる
そのすごい世代だった人達が当時40歳教授だった人達が60歳くらいでリチウムイオンのノーベル賞とか取ってるけど、
今後は分からんよ。
元々今戦争があるイスラムも昔は大昔は科学の先進国だった。
アルケミストとかアルコールとかのアルはそっちの国のアル何々みたいな名詞の名残。
一概に国で決めるのはやめにしよう。
ニュートラルに中身を知ろう。
25.
26. 匿名処理班
これ既に日本でやってる。
27. 匿名処理班
リチウムイオンポリマー電池は1990年代にソニーが作ってる
もう流通もしてるはず
ポリマーにしただけで二倍の密度とか言ってるのも理屈に合わない
28. 匿名処理班
※24
今とか説とかじゃなくて昔から勤勉な中国人は海外の有名大学とかで偉業成し遂げてるからな
29. 匿名処理班
こういう技術はつぶされるのがオチ
利権を握っている者が許すはずがない
保身に努める人間はもちろん保守的ですからね
新しい技術ごと取り込んでしまおうなんて挑戦はしないと思います
30. 匿名処理班
トヨタやパナソニックが作ってるのと違うのかな
31. 匿名処理班
※29
その考えは甘い。グローバル化で企業間の競争はどんどん激しくなってる。本当に有効な技術なら、出し惜しみしてると他の企業に出し抜かれて市場から叩き出されてしまうよ。低価格帯のスマホや電気自動車の市場拡大を、既存企業が阻止できないのと同じだ。
32. 匿名処理班
ただし鈍足充電
33.
34. 匿名処理班
※24
中世イスラムが凄かったのはメソポタミアとギリシャ東ローマ帝国の遺産・シルクロード経由のインド中国の科学技術と中継貿易の莫大な富があったから。
ルネッサンス以降衰退したのも大航海時代の高速流通と情報化社会に乗り遅れたからなんで日本が危惧するのはこっちの方
35. 匿名処理班
固体電池は日本がとっくに次のステップに進んでる。
もう具体的な形にできていて、様々な機器に入れて
検証実験を始めてる段階。外国はこういう研究中の
データを小出しに公開してスポンサーや衆目を集めるのが
上手なだけ。最終的に日本製より劣っていても
宣伝の上手さでシェアを勝ち取った商品だってある。
日本の課題は研究内容や技術よりも宣伝のセンスだね。
36. 匿名処理班
実用化のメドが立ってから発表してほしいな
この手の技術開発の記事はだいたい肩透かしを食らう
37.
38. 匿名処理班
※12
村田製作所が来年までには量産品を出荷予定
39. 匿名処理班
>>16
スペシャリストと言いつつ、言ってることがデタラメ過ぎ
クソ記事
40. 匿名処理班
現存のポリマー電池との違いは何？
41.
42. 匿名処理班
>>22
そうでもない、という話が上に書いたリンク先にあるから読んでみて。それにEV技術は電池だけじゃなく、開発を先駆けているテスラなどがどんどん実績を積み上げていっている状況。良い電池が出来るまで待ちまーすなどと言っていると取り残されるし、ユーザーはその間の燃費を無駄に払うことになる。今のガソリン車が環境負荷が小さい訳でもない。
43. 匿名処理班
そりゃ個体にすれば密度は上がるが取り出せる電力は少なくなるし寿命も短い、一般的には、それを乾電池って言うんだが
44. 匿名処理班
>>43
乾電池は「電解液を使わない電池」ではないのだが・・・
45. 匿名処理班
あと何百回こういうニュースを見れば、
俺は家電量販店で高性能バッテリーを購入できるようになるのか教えてほしいわ
46. 匿名処理班
凄いけど日本が本気出したら数ヶ月で出来そうだね
技術が凄いというよりは日本が目を付けなかった分野をこの研究チームがなし得ただけで
日本が参戦してたらもっと早く実用化出来てただろうね
47.
48. 匿名処理班
>>24
実用面での話をするなら、トヨタ主導で中国企業も巻き込んで連携してるしね。
国粋主義こそ産業や技術を停滞させる。
一面的な見方だけしてるとステレオタイプなどこかの人に堕ちちゃうし。
49. 匿名処理班
※46
どういうマウントの取り方だよ
そもそも今のリチウム電池にしても日本は「安全性を高めて実用化した」てだけで
理論や先行研究はアメリカの方が進んでたんだぞ
50. 匿名処理班
今年の1月から日立がサンプル出荷をしてる。
村田製作所も来年からライン稼働するし、TDKはモバイル用個体電池を来年から量産。
トヨタは2022年に車に積むと宣言してる。
何周遅れの話じゃ。
51. 匿名処理班
※42
で妄信的に今のEVを信じちゃう
「やらないより、やる方がマシ詐欺」
って典型的な自然保護詐欺に引っかかっちゃうのね
現在のEVが環境負荷がガソリン車より高いことは既に明白なのに
だから多くのメーカーがEVの開発だけはずーっと継続しているのに、大量に市販しない理由なのに
何故か環境君は「EVを市販していないメーカーはEVを開発していない」と勘違いしちゃうね
52. 匿名処理班
「製造時に排出される温暖化物質の量ではガソリン車を上回るものの、走行時を含めたトータルで見ると、電気自動車による温暖化物質の排出量ははるかに少ない。」
んだがね。
53. 匿名処理班
>>11
するよ。あんまり性能変わんねぇのに、ブランド目当てでApple製品買ってる日本人が1番分かってるだろ。