女房は・タネもシカケも・ありすぎる
・・・タチウチできない・・・
以前、トヨタの全個体電池をアげたけど
これは２次電池、充電できる蓄電池
ハイブリット車とか電気自動車につかえる
なんでトヨタがヤるのはワかるんだけど
今度は１次電池
コンビニでも売ってる乾電池と同じ
コレをトヨタが
今、電気自動車に必要不可欠なリチウムイオン蓄電池
だが、より電池の性能を高めようとしても限界が近い
そこで、実質的なエネルギー量がガソリンに近い金属空気電池に期待が
トヨタ自動車の研究者が発表したアルミニウム空気電池
ポイントは、不純物の多い安いアルミニウムを使うこと
CO２を出さない車は燃料電池車と電気自動車が実用化
米Bloombergが2016年6月に発表した予測
2040年には電気自動車の比率が新車販売において全世界35%
総電力需要の8%を占めるに至る
リチウムイオン二次電池の性能（容量）には理論上限があり
現状は上限に近い水準に
でトヨタ自動車 東富士研究所 電池材料技術・研究部 電池研究室で主任を務める陶山博司さん
「トヨタ自動車では、将来に向けて全方位的に環境車両の開発を進めている。われわれのグループは電気自動車向け、すなわち高容量の電池に関する研究を中心に行っている。現在高容量の電池としては金属空気電池が知られている。高容量の金属の負極と大気中の酸素を組み合わせることで劇的にエネルギー密度を高める機構だ」。
アルミニウム空気電池はリチウム空気電池に次いで2番目にエネルギー密度が高い
リチウムイオン蓄電池の10倍程度の容量
ガソリンのエネルギー密度は1万3000Wh/kgと圧倒的に高い
ただし、ガソリンの燃焼エネルギーを運動エネルギーに変換する効率は低く
実際に利用できるのは1700Wh/kgだという。
これに直接対抗できるのが金属空気電池
ただし、金属空気電池にも扱いにくい性質がある
陶山さん
「リチウム空気電池は非常に課題が大きい。亜鉛空気二次電池は繰り返し充放電によってデンドライトが生じ、電池の内部短絡が問題になる」
リチウム空気電池には、電解液の種類によるものの、負極の保護層が腐食しやすい
過電圧（損失）が大きい
大電流を取り出しにくいetc
で・アルミニウム空気電池
それも一次電池に注目した
陶山さん
「亜鉛やリチウムの空気電池で生じる問題が起きず、高出力で高安全な電池ができる」
アルミニウムは入手できる金属のうち、最も資源量多い
鉱石から金属を生成する際に多量の電力を必要とするものの
再生可能エネルギー由来の電力を使えば二酸化炭素排出増にはならない
使い終わったアルミニウム化合物は再度金属に戻すことが可能
一次電池は充電できないが
陶山さん
「車載電池の容量は現在でも非常に大きい。これを一般的な電気プラグで急速充電しようとすると、電池側がどんなに頑張ってもインフラが制約になってしまう。それに対して金属空気一次電池では放電後のバッテリーパックを交換する『メカニカルチャージ式』を採用することで、急速補充が期待できるのではないかと考えている」
急速充電器は、普通充電器よりも高価
さらに短時間で充電しようとすると大電流を扱う機器が必要になる
電池本体を交換式にしておけば容量が100％残っている電池を差し込めば、そのまま「満充電」状態
陶山さん
「アルミ二ウム空気電池の負極には、2つ大きな問題があった。1つ目は自己放電、これが容量損失を引き起こす。もう1つが放電残渣（ざんさ）。残渣が表面に堆積することによって反応が阻害されてしまう」
本来の容量よりも少ない電力しか引き出すことができない上に、電池の放電がうまく続かなくなる
反応は
負極（アノード）では金属アルミニウムが水酸化アルミニウムに変化して、電子（e－）を放出＊3）
この電子をモーターが使った後、正極（カソード）で、酸素と水が吸収する形
負極：Al＋3OH－→Al（OH）3＋3e－
正極：O2＋2H2O＋4e－→4OH－
全反応：4Al＋3O2＋6H2O→4Al（OH）3
＊3） 実際にはテトラヒドロキソアルミン酸イオンAl（OH）4－が生成する
自己放電とは、負極の表面で上に示した狙った反応以外に、水の還元分解が起こって水素が発生してしまう
陶山さん
「水の還元分解は、アルミニウム金属中に含まれる不純物によって起こる。解析の結果、主な要因は鉄だった。鉄などの不純物層とアルミニウムの粒界層の電位差によって局部電池が生じる。アルミニウムが負極、不純物層が（ごく小さな）正極になる。電極の中で電池反応、放電反応が進行してしまうことが問題だ」
自己放電として考えられる副反応
鉄不純物の上に添加剤を吸着させることで副反応を抑制できるかどうかを検証
放電残渣とは、放電時にアルミニウムの表面にたまる黒色の物質
電解液として水酸化ナトリウムを用いている
研究用のアルミニウムを電解液中に放置（浸漬）しておくと、アルミニウムが溶け出し、残渣が元の電極の形を保ったまま溶け残るほど
これでは電池を放電したときに不具合が生じるだろう
陶山さん
「アルミニウムの純度を99％から99.99％に高めると、材料コストが1桁跳ね上がる。電気自動車への適応を考えて、99％で実現できる電池技術の研究を進めている」
そこで、アルミニウムの純度を上げずに、不純物の影響を抑える手法を考案
「特に不純物の残渣については過去の報告例もないため、研究対象とした」
不純物の影響を抑えるために研究チームが選んだ手法
電解液に添加剤を加えること
「残渣の表面に特異的に吸着する添加剤を加えることで、自己放電や残渣の影響を抑えることができるのではないかと考えた」
次に紹介する添加物（チオシアン酸ナトリウム）は、純度99.99％のアルミニウムでは効果がない
アルミニウムとは結合せず、鉄と特異的に結合する物質として硫黄化合物が考えられる
「立体障害が起きると困るため、硫黄を含む低分子化合物を選んだ。さらに実験中に他のグループからひどい臭気の問題があると指摘されたため、NaSCN（チオシアン酸ナトリウム）を選択した」
チオシアン酸ナトリウムを添加したところ、はっきりした効果が
自己放電時に発生する水素の発生速度を測定した結果
添加剤を導入することで自己放電速度を3分の2に抑えることができた
「添加剤を加えた電解液にアルミニウム板を浸漬すると、残渣が細かい散らばった状態となった。放電残渣を微細化できたということだ」
この結果
アルミニム負極だけを観察する半電池（ハーフセル）において、容量が30%増えた
さらに電池の内部抵抗に由来する過電圧も下がった
トヨタ自動車の研究は、さまざまな品質のアルミニウムのうち、安価な材料を用いながら、電池の性能を落とさないように工夫するというもの
電気自動車に向けた実用性を優先した研究内容といえるだろう。
・・・ますます電池を売る商売に行くような・・・
今日は～
パキポディウム ラメリー
何回かトライしたけど
冬の寒さでイっちゃった
安いけど
買わね
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