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2011年3月 9日 (水)

リチウムを超えるナトリウム2次電池、住友電工が開発

リチウムを超えるナトリウム2次電池、
住友電工が開発

2011/03/04 eetimes.jp

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 住友電気工業は2011年3月4日、Na
(ナトリウム)化合物を用いた2次電池を
開発したと発表した(図1)。
 資源が豊富なNaを利用しているため、
材料コストの低減に向く。

 太陽光発電や風力発電などの再生可能
エネルギー源と接続して中規模電力網内で
電力を蓄える用途や、家庭での定置用途、
電池を加熱するスケジュールが立てやすい
バスやタクシーなどの車載用途を想定
している。

 2015年の製品化を予定しており、電池の
コストとして、2万円/kWhが視野に入りつつ
あるという。
 なお、電気自動車用のリチウムイオン
2次電池のコストは10万円/kWh*1である。

 開発した2次電池の体積エネルギー密度は
290Wh/Lと高い。
 これはリチウムイオン2次電池の
体積エネルギー密度200Wh/Lを超えている。
 サイクル寿命は500回。

 単セルを複数接続した組み電池を使った
試験を2010年末にすでに開始している。
 容量9kWhの組み電池4台を同社の
大阪製作所所内の電力系統に接続した
構内試験である。
 9kWhは一戸建て4人家族1日分に相当する
電力であるという。

 今回の2次電池はNa化合物が融点以上の
温度で液体となった溶融塩(イオン液体)
を使う。
 充放電時にはNa+(ナトリウムイオン)
が正極と負極の間を移動する。

 同種の2次電池としては日本ガイシが
製品化したNAS(ナトリウム硫黄)電池
あるが、動作温度が300℃程度と高く、
大型の装置が必要だった。
 住友電気工業の電池は従来の溶融塩電池
では実現できなかった57℃~190℃で動作
する。「構内試験では70℃~80℃で動作
させている」(同社)。
 加熱に必要な機材が少なくて済み、
小型化に向く。
 空気と反応しない不燃性の物質を利用
しており、過充電などによる熱暴走が
起きないという。

 廃熱用の機材や防火用の機材が不要に
なり、電池モジュールの小型化を助ける。
 同社の試算では、電池モジュールとして
リチウムイオン2次電池の1/2に小型化でき、
NAS電池と比較すると、1/4の体積で済むと
いう。

 今後は、材料コストの低減と信頼性評価
の他、より低温で動作する材料の探索を
進めるという。
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体積エネルギー密度がリチウムイオン電池
より高く、コストも1/5程度になりそう。
ということで、良さそうですが使用温度が
70℃~80℃ということで、かなり高い
温度に保たないと駄目というのは使い
にくいですね。

サイクル寿命500回というのは、
現在普及しているリチウムイオン電池
と同等で、一般的な寿命と考えて
良いと思いますが、もう少し長いと
良いですね。
製品化の時はもっと長くなるのかな?

ちなみに、記事に出てくる。
NAS(ナトリウム硫黄)電池の耐久性は
「期待寿命は15年(4500サイクル)です。
放電回数が2500回を越えると容量は
定格容量を下回ることとなりますが、
引き続き15年までお使い頂けます。
(全システム充放電容量を充放電した
場合を1サイクルとカウント)」
のようです。

この電池の主たる用途は電力の変動抑制の
ようです。
「NAS電池システムは電力需要変動を解決する
手段として、重要な位置付けとなって
います。NAS電池システムは低負荷時間帯に
充電し、ピーク時間帯に発電する運用が
でき、需要家設置の場合では電気料金削減
や電力品質向上ができます。」
と言っています。

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