異常気象や海面上昇、氷河の崩壊――。温暖化による地球規模での異変が経済や社会を脅かし始めた。未曾有の危機を乗り越えるには、最先端の環境技術を十分に活用することが求められる。環境先進国・日本の新たな挑戦が始まっている。

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温暖化国際交渉、COP16の意義
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温暖化国際交渉、COP16の意義
昨年末、メキシコ・カンクンで国連気候変動枠組み条約第16回締約国会議(COP16)が開催された。国連の条約に先進国の数値目標が組み込まれるなどの成果を上げた一方で、「京都議定書延長問題」の議論が激しさを増し、「ポスト京都議定書」の答えは見つからないままだ。低炭素化を目指す世界における、COP16の意義を検証する。
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2010年のエコプロダクツ-8

社会インフラのキーデバイス?
進化止まらぬリチウムイオン電池

取材・文/増谷茂樹 タイトル写真提供/三洋電機、東芝
2010年2月25日(木)公開
5.3倍の需要拡大見込むパナソニック

 低炭素社会への機運を受けて、リチウムイオン電池の市場が拡大を続けている。従来は、ノートパソコンや携帯電話などのモバイル機器に用いられることが多かったリチウムイオン電池だが、コンパクトでありながら高いエネルギー密度を持つことから、電気自動車(EV)やプラグイン・ハイブリッド車などのバッテリーとして、あるいはソーラーパネルなどで発電した電力の蓄電用途などへの需要が高まっているためだ。

 リチウムイオン電池は、同じ二次電池である鉛電池と比べると重量比で約4倍、ニッケル水素電池と比べても約2倍という高いエネルギー密度を誇る。だが、鉛電池の約10倍といわれる価格の高さもあり、これまで大容量のものはあまり生産されていなかった。そのためメーカー各社は、EVや蓄電用途に向く大容量のリチウムイオン電池の開発に力を入れている。

 一次・二次電池を始め、充電器や電池応用機器などを生産・販売する、パナソニック エナジー社の経営企画室 広報グループの津崎裕二グループマネージャーは、「二次電池の需要は今後10年間で2.5倍に、なかでもリチウムイオン電池は5.3倍に伸びる」と予測する。モバイル機器や蓄電システム、バックアップ電源などの用途に加え、環境対応車、特にEVの増加が市場拡大に大きく寄与するとの見通しだ。同社の予測では、2018年には環境対応車が現在の約130万台から約750万台に増加、その2割はEVになるという。

 本格的にEVが普及し始めれば、航続距離の延長や車内のスペースを確保するため、バッテリーの高容量化、小型軽量化がますます求められるようになる。こうした需要に対してパナソニックでは、ノートパソコンなどに用いられる「18650」と呼ばれる規格(直径18mm、高さ65mmの円筒形)のリチウムイオン電池の高容量化と、この「18650」電池140個を20並列に接続した電池モジュール(小型電池を組み合わせ大容量化したもの)を開発することで対応する。

パナソニックの「18650」タイプのリチウムイオン電池
パナソニックの「18650」タイプのリチウムイオン電池。3.1Ahという業界トップクラスの容量で、数年後には4.0Ahまで高容量化する見通し(写真提供:パナソニック エナジー社)

 「18650」電池については、従来、2.9Ahの容量だったものを3.1Ahに向上したものを2009年12月から量産開始。これは業界トップクラスの容量を誇るものだが、さらに2011年度には3.4Ah、2012年度には4.0Ahまで向上させた製品の量産を予定している。

 同社のリチウムイオン電池が高い容量を可能にしているのは、正極材料として、一般的に用いられるコバルト系のリチウム金属酸化物ではなく、ニッケル系の素材を用いているためだ。「従来はコバルト系の正極材を使っていたが、2.6Ah程度の容量が限界と考え、ニッケル系の素材に切り替えた」(津崎グループマネージャー)という。また、リチウムイオン電池は、充放電を繰り返すと徐々に容量が下がっていく性質を持つが、この容量低下に対する耐久性もニッケル系素材の方が優れており、充放電を重ねても高い容量を維持できる。さらには、レアメタル(希少金属)であるコバルトを使用しないこともメリットだ。

 「容量を高めることで発熱の危険度も高まるため、高容量化には安全対策も不可欠だった」と津崎グループマネージャーは言葉を続ける。電池は、正極と負極の間に異物が入るなどしてセパレーターが破損した場合に、ショートして異常発熱を引き起こすが、同社では負極側に「HRL(Heat Resistance Layer=絶縁性耐熱層)」と呼ばれるコーティングを施すことによって、セパレーターの破損を抑え、異常発熱を防ぐ技術を採用している。

 こうした素材技術や安全技術を駆使した高容量化によって、後述するモジュールにおいても電池の使用本数を減らすことで、「EVであれば、航続距離と車内のスペースの両方を確保することが可能になる」(津崎グループマネージャー)という。また、同社ではさらなる大容量化について、3.4Ahのモデルについては、正極材のニッケル系素材を高密度にすることで対応し、4.0Ahのモデルについては、負極の素材を炭素から合金へと改めることで対応する予定だ。
 

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