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リチウム電池寿命６倍超に　京大教授ら新材料開発
　


家庭用の蓄電池システムなどに用いられる
大型リチウムイオン電池の寿命を６倍以上に延ばす材料の開発に、
京都大工学研究科の田中功教授や田中勝久教授、
藤田晃司准教授とシャープの共同研究グループが成功した。
英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」で１日発表した。
　


大型リチウムイオン電池では、
正極にリン酸鉄リチウムが使われる。ただ、
充電時に大きく収縮するためひび割れなどで劣化しやすく、
電池寿命の短縮化の原因になっている。



グループは、
量子力学の理論だけを基にした計算手法で、
最適な正極の元素の組み合わせを探した。
その結果、
リン酸鉄リチウムのうち、
鉄の一部をジルコニウムに、
リンの一部をケイ素にそれぞれ置き換えると体積変化が大幅に減ることが分かった。
　


実際に合成すると、
計算結果と同等の機能があることを確認。
実験によって、
毎日１回の充放電の場合、
寿命がこれまでの１０年余りから約７０年に延びる予測結果を得たという。
田中功教授は
「今回の計算で新材料を探す手法は、
リチウムイオン電池以外にも広く適用できる」
と話している。



小型民生向けリチウムイオン電池（LiB）市場は、
ノートＰＣ、
フィーチャフォンからスマートフォン、
タブレットへアプリケーションの主役が交代、
セルタイプ別では従来メインであった円筒形セルが減少し、
ラミネートタイプが台頭しています。
市場は引き続き成長基調にありますが、
LiBセルメーカーには円筒形事業からの撤退や
同業他社との協業検討の動きなどが見られ、
この1〜2年で業界状況は再び大きく変化しつつあります。



本調査レポートでは、
民生用のリチウムイオン電池（LiB）に関する各種アプリケーション別
（ノートPC、フィーチャーフォン、スマートフォン、タブレット、電動工具等）、
セルタイプ別（円筒、角形、ラミネート）にLiB市場動向を分析。
LiBセルメーカー各社の生産能力、
セットメーカーとLiBセルメーカーの供給関係、
アプリケーション別LiBセルトレンド等も掲載いたしました。
また汎用・高機能向けにどのような材料が使用されているか、
今後の方向性等小型民生用向けLiBの正極材、負極材、セパレーター、
電解液の技術動向も明らかにいたしました。



当該素子のMHPという呼称は、
Metal Hybrid PPTC（メタルハイブリッドPPTC）を意味するものであり、
バイメタルとポリマーPTC素子を並列に組み合わせた革新的ハイブリッド素子です。
復帰性ある過電流保護のみならず高電流流動時のサージ抑制機能も有するため、
リチウムイオン等の高容量電池保護に最適です。




エリーパワーは、
何よりもまず「安全性」を最優先に開発を進めています。
当社の蓄電システム全てに搭載している「大型リチウムイオン電池セル」は、
全て国内自社工場で生産。



正極材には安全性に優れた「オリビン型リン酸鉄リチウム」を採用。
大型リチウムイオン電池として、
世界で初めて 国際的認証機関
TÜV Rheinland(テュフ ラインランド)の製品安全検査に合格しました。



万一の電池管理装置（BMU)の機能喪失に備え、
電池セル単体の安全性確保が最重要と考え、
釘刺し(内部短絡)・圧壊・過充電しても、
熱暴走のリスクがなく発火しない、
安全性を実現した電池を開発・製造しています。



また、

10年繰り返し充放電を行っても(約12,000回）
電池容量保持率80.1％という長寿命を実現。
長期間に渡って、
安心してお使いいただけます。
※室温23℃、
1日3サイクルのフル充放電(DOD:放電深度=100%)での予測値



エリーパワーはセル単体から安全性を確保します。
リチウムイオン電池の最小構成単位は電池セル（単電池）と呼びます。
セルを組合せてモジュール（組電池）を構成し、
さらにモジュールを複数組み合わせて、
電池管理装置（BMU）で電池の電圧や温度を監視し、
蓄電システムを構成します。
リチウムイオン電池は他の二次電池（ニッケル水素電池、鉛電池等）に比べ、
エネルギー密度が高く、
小型・軽量化が可能です。



その反面、
使用方法・使用条件（電圧、温度）を間違うと電池が不安定になり、
火災や爆発を引き起こします。
通常はBMUによるシステム制御によって安全性を担保しますが、
大型リチウムイオン電池は小型のものに比べエネルギーが非常に大きく、
BMUだけでは十分な安全対策と言えません。
そのため電池セルでの安全性確保が非常に重要となります。



公称容量　　　：50Ah
公称電圧　　　：3.2V
重量　　　　　：1.5 kg
サイズ　　　　：W170.5 × D43.5 × H111.9 mm
エネルギー密度：106Wh/kg
使用可能温度　：-20〜60℃ (動作保証温度:0〜45℃)
正極材料　　　：リン酸鉄リチウム
負極材料　　　：カーボン

•非常に高い安全性
•正極にリン酸鉄リチウムを使用
•スタック（積み重ね）方式
•20℃の低温から60℃の高温まで、
使用可能温度範囲が広い
•1セルあたりの容量が大きい
•エネルギー密度が高い





通常、
ノートパソコンや携帯電話等で使用される機器に使用される数Ahの容量の
リチウムイオン電池を小型リチウムイオン電池と呼びます。



一方、
その10倍以上の容量を持つような電池を一般的に大型リチウムイオン電池と呼び、
当社の電池はこれに該当します。
大型リチウムイオン電池の場合、
電力貯蔵システムを構築するにあたり使用される電池の数が少なく、
制御が容易になる等のメリットがあります。

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