革新的「パワー電池」の開発
（導電性高分子電池）
コミューター・スマートグリッドなどの 蓄電デバイスの要求性能を満足する
高出力、急速充電、長寿命、低コスト、安全
正極：導電性高分子 負極：カーボン系
現在、リチウムイオン電池を用いたビジネス展開で一番問題となっている寿命と製造コストの問題を解決する、 全く新しい電極素材を用いた格段に優れた性能の二次電池を開発しました。
この革新的電池は根本的に電極素材を変えることで、高性能と低コストを達成しました。 蓄電池のパラダイムシフトをおこし、電池開発のロードマップを一挙に超えた、ポストLi電池の次世代蓄電デバイスです。
電動スクーターでの実証試験（500ccセル）済み。
パワー電池とは？
- １．正極に導電性高分子、負極にグラファイトを使用
- ２．電解液、構造、電圧（4.0V）はLiイオン電池と同じ
- ３．充電：電解液中のLi+が負極グラファイトにドープ、BF4-が正極導電性高分子にドープ
放電：負極グラファイトからLi+が電解液中に脱ドープ、正極導電性高分子からBF4-が脱ドープ
（イオン量がエネルギー密度の限界）
充放電メカニズム
電池性能比較
性能・コストを劇的に改善！！
| パワー電池 | A社高出力電池 | Liイオン電池 | |
|---|---|---|---|
| 正極：導電性高分子 負極：グラファイト |
正極：金属酸化物 負極：チタン酸Li |
正極：金属酸化物 負極：グラファイト |
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| 長所 |
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| 欠点 | 中エネルギー密度 |
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| パワー電池 | A社電池 | Liイオン電池 | |
|---|---|---|---|
| 電圧（V) | 4.0 | 2.4 | 4.0 |
| 容量(Ah) | 21 | 27 | 38 |
| エネルギー密度（Wh/kg) | 70 | 65 | 70 |
| 充電時間（分） | 3 | 6 | 30 |
| 出力密度(W/kg） | 8,000 | 700 | 2,000 |
| サイクル寿命 （回・年） | 10,000、20年 | 3,000、8年 | 2,000、5年 |
| 重量(g) | 1,000 | 1,000 | 1,000 |
| コスト比較(材料・プロセス) | 0.6 | 1.1 | 1.0 |
イーメックス導電性高分子正極セル (11cm2) 5090-19 パック(17)
- ・セル諸元
- 正極：導電性高分子正極 (0.31 mAh/cm2) 負極：グラファイト負極 (1.1 mAh/cm2, 両面塗工：29μm) 活物質層：3.1 mg/cm2, 110μm(Dry)
- 基材：Cu箔 (10μm)
正極面積：2.4×2.4 cm2，片面塗工２枚
基材：Al箔 (30μm) セパレータ：セルロースセパレータ (50μm)，２枚
電解液：1M LiBF4/EC+DEC (1:1 V/V %) アルミラミネートパック - ・測定結果
- 電圧範囲：2.5 - 3.8 V
- 放電レート特性
充電(CCCV)：CC 0.30 mA/cm2 (1C) + CV 5 mins + レスト 5 secs. 1 C = 100 mA/g
放電(CC)：CC 0.30-15 mA/cm2 (1-48 C) + CV 5 mins + レスト 5 secs. - サイクル特性
充電(CC)：CC 3.0 mA/cm2 (10C) + レスト 5 secs.
放電(CC)：CC 3.0 mA/cm2 (10C) + レスト 5 secs.
サイクル特性
長寿命、大電流 充放電（急速充電、高出力）
１０℃放電・１万サイクル（２０年以上）で８０％以上の容量を維持
低コスト（安価な材料、製造プロセスの簡素化）
| パワー電池（弊社） | リチウムイオン電池 | NAS電池 | 鉛電池 | リチウムイオン キャパシタ | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| エネルギー密度 （Wh/kg) |
60～100 | ○ | １：150 ２：70 |
○ | 100 | ○ | 30 | △ | 15 | ✕ |
| 出力密度 （W/kg） |
7,000 | ◎ | １：500 ２：2,000 |
✕ ○ |
― | 300 | ✕ | 3,000 | ○ | |
| 充電時間 （分） |
3～10分 | ◎ | 30～60分 | △ | ― | 30～60 | △ | 3分 | ◎ | |
| 耐久性・寿命 | 1万回 （20年以上） |
◎ | １：500回 ２：2000回（5年） |
✕ △ |
15年 | ◎ | 500回 | ✕ | 10万回 | ◎ |
| 製造コスト （k／Wh) |
20～50 | ◎ | 80～150 | ✕ | 100 | ✕ | 50 | ○ | 300 | ✕ |
エネルギー密度 160Wh/kg 以上の性能向上を目指す
パワー電池の特徴
性能・特徴
―電池とキャパシタの良い性能を併せ持つ―
- 高出力密度
7,000W/kg、Liイオン電池の１０倍以上であり、EDLCキャパシタを上回る高出力 - 急速充電
３～１０分で充電が完了する。エネルギー回収効率が格段に向上 - 長寿命
充放電１万回でも劣化せず、２０年位上の寿命 - 低コスト
導電性高分子正極は既存正極の１／１０のコスト - エネルギー密度
８０Wh/kg（セル）であり、鉛電池の３倍の性能 - 高い安全性
レアメタルを使用せず、熱的に安定で発火の危険性が少ない
なぜ導電性高分子電極なのか？
1980年代より電池の電極として研究されており、理論電気容量や基本性能はわかっており有望な電極素材であったが、導電性高分子の製膜方法などの開発が進んでおらず、エネルギー密度が低く開発は中断していた。しかし、弊社が導電性高分子の製造技術を開発したことなどでエネルギー密度の性能が3倍向上し実用レベルになった。
導電性高分子は構造が柔軟であるため、繰り返しの充放電を行なっても劣化は生じない。この安定性により、1万回以上の繰り返し充放電の耐久性が実現した。
さらに、導電性高分子へのイオンの出入りは速く、高い出力密度と急速充電が可能となった。
原料は、石油からの合成であり、また電解重合によるIプロセス製造であるため大幅に低コストである。
電池セル実証試験
電動スクーター実証試験の様子をご覧頂けます。
パワー電池ビジネス
蓄電デバイス大手メーカーで弊社と同じ性能を確認終了
応用分野
市場の性能・コスト要求を満足し、市場が大きく拡大
- ・プラグイン・ハイブリッド電気自動車
- ・小型電気自動車
- ４０万円（８kWh）、日本：2,000億円/50万台 中国：8,000億円/200万台
- ・電動スクーター、電気自転車
- 1.6万円（0.3Wh）、日本：100億円/70万台 中国:1,0000億円/2,000万台
- ・太陽光発電の蓄電
- 25万円(6kWh）、日本：5,000億円/200万台
- ・フォークリフト、パワーショベル、エレベーター
- ・電動工具、コピー機
２次電池マーケット
適用アプリケーション
