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zoom RSS リチウムいらずの充電池実用化目前。次世代の電池の主原料はどんな金属なの?

<<   作成日時 : 2012/08/21 11:20   >>

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★科学★
問題:ご存じのように、電気を使う自動車や電動自転車、あるいは小型パソコン・携帯電話などの機器には多くの充電池が使われています。その電極に使われる材料は、リチウムというレアメタルを多く使用すると聞きます。
■多くのレアメタルは中国が主要な産出国であり、中国が独占していると、供給も価格も不安定になりがちだそうです。リチウムについては中国が独占的な産出国というわけではないらしい。炭酸リチウムという形ではチリが世界一。中国が2位、アルゼンチンが3位とのこと。中国はオーストラリアで採取される原料を加工している分も含まれているそうです*3。
■残念ながら我が国の山からはリチウムはまるで採れません。でも海の水からリチウムを採取するプラントが稼働しているらしい。いまのところリチウムの輸入を停止するというほどには大量供給はできていないようですけれど。
■電気自動車の普及が確実視される現在、自動車メーカーとしては、大容量の電池を安価で安定供給しなければなりません。ところが2004年(平成16年)に1kg100円だった炭酸リチウムは、2008年には800円に値上がりしているとか。最近の価格はわかりませんでしたが、どうやら不安定なものらしい。
■リチウムだけではありません。充電池の電極にはコバルトが使われることがあるようです。こちらもレアメタルであり、お値段はたいへんに高いらしい。一説には、コバルトを電極材料に使用した電池では原価の半分以上がコバルトの価格だともいわれます。
■当然ながら、レアメタルを使わない電極素材の開発が望まれてきました。そんななか、今年、平成24年(2012年)の春、東京理科大学は、電池メーカーであるGSユアサとの共同研究によりレアメタルを使わない高性能電池の開発に成功したとのこと*1*2。
■では、理科大などの研究チームがレアメタル・フリーな電池を製作するのに必要とした金属とは、次のどれなのでしょうか? (正解の金属は含まれていないかもしれないし複数かもしれません)
[い]ナトリウム
[ろ]マグネシウム
[は]ニッケル
[に]チタン
[ほ]アルミニウム
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[い]ナトリウム
説明:参考資料*1によれば、「…地球上に豊富に存在する、鉄、マンガン、ナトリウムを組み合わせて、層状構造をもつ材料をつくった」とのこと。蓄電池の電極材料としてはすぐれた特性があるそうです。
■ちなみに蓄電池とは「充電によって繰り返し使用できる電池」を意味するようです。充電池あるいは二次電池と言い換えられるらしい。これに対して一次電池は、「一度放電してしまうと電池内の物質が変化し、再び使用できない電池」だそうです。使い切りの乾電池がこれですね。一般にはマンガン電池・アルカリ電池などと呼ばれています。おなじ形をしていても、エネループ(サンヨー)、エボルタ(パナソニック)、サイクルエナジー(ソニー)などの充電可能な奴は二次電池らしい。
■なお、理科大などの研究成果については複数の報道があり、「…この材料を用いた電池は、従来のリチウムイオン電池の約2 倍の容量がある」という記事も見かけます*1。あるいは「…電気自動車向けのリチウムイオン電池で使われている、リチウムマンガン酸化物やリン酸鉄リチウムといった正極と同程度の性能」という記事もありました*2。細かいことはわかりませんが、どちらにせよ、「リチウムの代替品が見つかった」と素人には読める記事内容です。
■新しい電極素材は、電気自動車の電源として実用化できると見込まれているらしい。リチウムで儲けている連中には悪い知らせ。電気自動車で儲けようとしている日本にしてみると、なかなかの朗報といえるかもしれません。
■なお今回開発された電池は、「ナトリウム・イオン電池」と呼ばれる種類のものだそうです。1字違いの電池では、「ナトリウム・硫黄電池」という種類のものもあるらしい。商品名としてはNAS電池(日本ガイシ)などがあるそうです。NAS電池もレアメタルフリーらしい。主に産業用に用いられる大がかりな装置のようです。
◆参考*1:雑誌「レアメタルフリーの電池」Newton (ニュートン) 2012年9月号5頁、ニュートンプレス
◇*2HP「東京理科大とGSユアサ、ナトリウムイオン電池の新正極材を開発」日刊工業新聞2012年04月30日
http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0320120430eaak.html
◇*3HP「リチウム生産量(国別) - 資源ランキング」
http://resource.ashigaru.jp/top_rank_lithium_country_production.html

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コメント(2件)

内 容 ニックネーム/日時
日本人は、無ければ無いで、色々工夫しますな〜
どこかの国は、泥棒するか?強盗するか?と考えるみたいだけどね〜

レアメタルも南鳥島近海で年間使用量の220年分が発見されたそうで、盗られないようにしないとな〜
また、ここは我が国の領土だ!と喚きだしかねないからな〜
ねこのひげ
2012/08/22 07:17
コメントをありがとうございます。

 条件が悪くても知恵と工夫があれば、乗り越えていけるのかもしれません。
 科学者や技術者にとっては、条件が悪いほうがやり甲斐があるのかも。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2012/08/22 10:45

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