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蓄電池の素材について

皆さん、こんにちは。EneBuil(株式会社OLYMPUS.)代表の長谷川です!

「長野県をエコ県 日本一にする」を目標に、電気自動車充電設備・太陽光発電・蓄電池・電気自動車の施工販売を行っている会社です。あと、新電力会社なんかもやってますので、電気周りは全部お任せいただけます!

さて、本日は「蓄電池の素材」について皆さんにお伝えできればと思います。

前回は「蓄電池とは」ということで、蓄電池が電気を貯めて使える素敵なシステムであることをお伝えさせていただきました。

(詳しく知りたい方は前回のブログをご覧下さい。※リンク挿入

そもそも、電池の種類には「一次電池」「二次電池」の2種類があります。

一次電池:1度の放電しか行えないもの。充電はできず使い捨て。(乾電池)

二次電池:充電⇔放電を繰り返して行うことができるもの。寿命がくるまで何度も使用できる(スマートフォン・PCのバッテリー)

「蓄電池」は充放電を繰り返すことのできるものなので、二次電池にあたります。つまり蓄電池は電気を貯めて、使うことができるもので、しかも1回かぎりの使い捨てではなく、寿命までは繰り返し使うことができるものなのです。

では、二次電池にあたる「蓄電池」の素材はなにでできているのでしょうか?

メインとなる素材は「金属」です。

今回は、金属ごとの蓄電池の使われ方や、性能についてなどを見ていければと思います。

お家に設置する設備である「蓄電池」と、車の「バッテリー」とで比較して見ていきたいと思います。

※表が挿入できれば表を入れる

蓄電池(リチウムイオン電池)バッテリー(鉛蓄電池)
金属素材リチウム
エネルギー密度200~250 Wh/kg30~50 Wh/kg

①蓄電池の素材は「リチウム(Li)」、バッテリーの素材は「鉛(Pb)」

蓄電池の素材はリチウムです。ですので、蓄電池のことを「リチウムイオン電池」と呼ぶことも多いです。

自動車のバッテリーの素材は鉛で、「鉛蓄電池」と呼ばれる電池です。鉛蓄電池は二次電池として、理科の教科書にも載っているで、もしかしたら聞いたことがある人がいるかもしれませんね。鉛蓄電池は1859年にフランスのプランテによって開発されたと言われており、なんと150年以上も使われている電池なのです。

電池の性能評価の項目の一つとなるものに「エネルギー密度」というものがあります。

エネルギー密度とは、同じ大きさ(もしくは重さ)の電池がどれだけの電気を貯めておくことができるかを示す指標となっています。同じ大きさ、重さの電池でも、このエネルギー密度の差によって、どれだけ電気が使えるのかという電池の性能的な差になってくるのです。

②リチウムイオン電池のエネルギー密度は「200~250 Wh/kg」、鉛蓄電池は「30~50 Wh/kg」(NEDOの資料中の「主な市販の蓄電池のエネルギー密度」より抜粋)

リチウムイオン電池と鉛蓄電池のエネルギー密度には約5倍もの差が見られます。ですので、それぞれの電池で同じ大きさであったとしても、リチウムイオン電池は鉛蓄電池の5倍ものエネルギーを貯めることができるのです。

スマートフォンやPCの電池もリチウムイオン電池で、そういったディバイスに使用されるため近年の電池には「小型で大容量、しかも軽量で長時間使える」ということが求められています。それを実現できるのがリチウムイオン電池ということもあって、普及が急速に進んでいる状態です。

リチウムイオン電池といえば、2019年に旭化成名誉フェローの吉野彰さんがノーベル化学賞を受賞したことでも話題になりました。受賞理由は「リチウムイオン電池の開発」で、吉野さんは現在使用されているリチウムイオン電池の生みの親とも言える研究者です。吉野さんは「研究は福井謙一先生、白川英樹先生からつながっている」とおっしゃいます。福井先生も白川先生もノーベル化学賞の受賞者であり、リチウムイオン電池には日本が誇る3人のノーベル化学賞受賞者の研究の成果が詰まっているのです。

多くの研究者が1980年代から約30年もの長い年月をかけて開発したリチウムイオン電池。そのおかげで、今皆さんが使える性能が高く、安全な蓄電池ができています。

今回は身近な2つの二次電池を比べてみましたが、最近では次世代蓄電池といったものも注目を集めていますね。また別の時にその話もできればと思いますが、まだまだ開発途中といったところです。

とりあえず、まだしばらくは、「蓄電池といえば、吉野さんのノーベル化学賞のリチウムイオン電池」ですね!

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