三洋、ニッケル水素電池用の新電極材料“超格子合金”を実用化！まずは携帯電話に採用！

三洋電機(株)は27日、ニッケル水素電池用の新しい電極材料“超格子合金”の実用化に成功したと発表、28日に都内で説明会を開催した。超格子合金は、ニッケル水素電池の負極を構成する希土類元素とニッケルに加えてマグネシウムを採用することで、より多くの水素原子を吸収できうるようにしたもの。今後発表される製品は超格子合金タイプの製品に置き換わっていく予定。なお、超格子合金タイプはハイブリッド車、電動工具、携帯電話機などに採用が計画されている。手始めに携帯電話機向けに1月に実用化される予定で、量産体制も整っているようだ。

コンポーネント企業グループ モバイルエナジーカンパニーR＆Dユニットのビジネスユニットリーダー兼エナジー研究所長工学博士の米津育郎氏

説明会では同社のコンポーネント企業グループ モバイルエナジーカンパニーR＆Dユニットのビジネスユニットリーダー兼エナジー研究所長工学博士の米津育郎氏が説明にあたった。米津氏はまず、従来のニッケル水素電池の特徴について、デジタルカメラ“Xacti”『DSC-S1』(単3形電池2個使用)での連続撮影実装テストの結果を提示しながら、ニッケル水素電池(HR-3UB)はアルカリマンガン乾電池に対して約2.6倍の枚数が撮影可能(1回の充電)で、約500回の繰り返し充放電が可能などの特徴を挙げた。同社は、1996年に市販用単3型ニッケル水素電池を発売して以来容量をアップしてきたが、10月には2300mAhといったニッケル水素電池を発売した。

ニッケル水素電池の構造。負極の組成を独自に行なうことによって容量アップを図ってきた

三洋電機は1996年以来、ニッケル水素電池の容量アップを行なってきた。最近では2300mAhの製品を発売したばかり

これら従来のニッケル水素電池の原理は下図のようになっており正極(＋)はニカド電池と同様水酸化ニッケルの酸化還元反応を行ない、負極(-)は水素吸蔵合金が水素原子 の出し入れを行なう。正極と負極の間には電解液としてアルカル水溶液が入っている。充電は水素が水素吸蔵合金に入っていき、逆に放電は水素が電解液に出ていくことによって行なわれる。水素吸蔵合金がいかに多くの水素を吸えるかどうかがニッケル電池の容量・性能を支配するところとなる。

ニッケル水素電池の充電・放電反応。負極(-)の水素吸蔵合金の構造がカギとなる

従来の負極材料。希土類元素とニッケルによる1種類のユニットX(AB5型)で構成される

したがって、水素吸蔵合金の性能をアップすることが電池の性能をアップする上で重要だ。従来はランタンなど希土類元素とニッケルが1：5の構造で集まった格子状の合金で、LaNi₅(ランタンニッケル5)をベースに数種類の元素で構成されていた。同社では1990年以来この構造を利用していたという。

今回開発した超格子合金と呼ぶ結晶構造は、従来の水素吸蔵合金でとられていた構造内のユニットX(AB₅型)のほかに、マグネシウムをプラスしたユニットY(AB₅型)を加えたもの。実は2000年の10月に(株)東芝が超格子合金を発表しているが、2001年に東芝電池(株)から三洋電機へニッケル水素電池事業が譲渡され、三洋電機が超格子合金の実用化研究を引き継いだ。「当時は基本構造から水素吸蔵量は大きいということがわかっていたが、サイクル寿命はほとんど実際のニッケル水素電池に使えるレベルにはなかった。この基本構造をベースに三洋電機でいろいろな元素を加えていき、組成を最適化して今回の実用化にこぎつけた」と氏は経緯を説明した。

超格子合金の結晶構造。マグネシウムが加わったユニットY(AB2型)と従来のユニットX(AB5)との組み合わせが一定のパターンでならぶ

氏は「従来のAB₅型の水素吸蔵合金は水素を安定し吸収し充放電の繰り返し面ではいいが、吸蔵量は限界にきている。一方Yに使っている新しくマグネシウムが入ったAB₂型は水素吸蔵量が多いということは分かってが吸収放出が難しい。いったん水素が入ってしまうと、なかなか放出が難しく500回充電放電を繰り返すことが難しかった。これを、超格子に組み合わせることによって、水素吸蔵量が大きくて、しかも安定して吸放出できるようになった。これによって高性能化ができるようになった」と解説した。また、この結晶構造を採用することで低コスト化が可能になるとしている。従来の水素吸蔵合金では充電・放電の性能劣化を抑えるためにコバルトを使っていたが、今回は全体の構造そのもので微粉化現象を小さくし充放電を安定した状態で行なえるようにしたという。氏は「コバルトを大幅削減、あるいは最終的にはコバルトフリーまでできる。貴重な資源を消費しないということで低価格化が実現できると考えてろいる」と話した。

• 三洋電機 (http://www.sanyo.co.jp/)
• ニュースリリース (http://www.sanyo.co.jp/koho/hypertext4/0...)
• 【関連記事】トミーと三洋、玩具用充電池『Every Denchi(エヴリデンチ)』を共同開発
• 【関連記事】日立マクセル、2300mAhの単3形ニッケル水素電池“ダイナミック2300シリーズ”を発売
• 【関連記事】三洋電機、容量が2300mAhの単3形ニッケル水素電池“Ni-MH 2300 シリーズ”を発売
• 【関連記事】三洋が東芝電池のニッケル水素電池事業を取得

(編集部　小板謙次)

この記事が関連していると思われます

• 三洋電機、負極に“超格子合金”を採用した高容量の単3形/単4形ニッケル水素電池を発売 (2004-07-06 / ポイント: 0.7655)
• ソニー、スズ系アモルファス負極を採用したリチウムイオン充電池“Nexelion”を製品化――約3割の高容量化 (2005-02-15 / ポイント: 0.6046)
• 松下電器、2230mAhの単3形充電式ニッケル水素電池“メタハイ2400シリーズ”を発売 (2004-02-18 / ポイント: 0.5710)
• 三洋、米フォードにHEV用バッテリーシステムを独占供給 (2001-01-05 / ポイント: 0.5408)
• 工業技術院、リチウムイオン2次電池の正極材料用鉄系酸化物を開発 (2000-10-30 / ポイント: 0.5094)
• 三洋電機、容量が2300mAhの単3形ニッケル水素電池“Ni-MH 2300 シリーズ”を発売 (2003-07-10 / ポイント: 0.5012)
• 三洋電機、高容量単3形ニッケル水素電池4本を30分で充電できる急速充電器を発売 (2003-09-30 / ポイント: 0.4669)
• スピーシーズ、世界初の燃料電池駆動本格的二足歩行型ロボット『Speecys-FC』を発表 (2005-06-28 / ポイント: 0.4610)
• 三洋電機、企業ビジョン“Think GAIA”の第1弾商品として次世代市販用二次電池『eneloop』を発表 (2005-11-01 / ポイント: 0.4602)
• 松下電器、デジタルカメラ向けニッケル水素充電池“メタハイ2100シリーズ”を発売 (2003-02-10 / ポイント: 0.4549)
• 三洋電機、ニッケル水素充電池2本を1時間で充電できるヘビーユーザー向け充電器を発売 (2003-02-07 / ポイント: 0.4532)
• NEC、導電性ポリマーを採用した環境に優しい『プロトンポリマー電池』を開発 (2000-03-31 / ポイント: 0.4406)
• 日立マクセル、水とアルミニウムから水素を取り出す10W級燃料電池を発表 (2006-04-24 / ポイント: 0.4370)
• 日立マクセル、2300mAhの単3形ニッケル水素電池“ダイナミック2300シリーズ”を発売 (2003-10-30 / ポイント: 0.4350)
• ソニー、水銀を使わないボタン形酸化銀電池を発表――2005年1月から販売 (2004-09-29 / ポイント: 0.4027)
• 東芝電池、アルカリ乾電池の約5倍長持ちする単3形ニッケル乾電池『GigaEnergy』を発表 (2001-12-05 / ポイント: 0.3954)
• NTT、携帯電話機に搭載可能な小型/高出力の次世代燃料電池を試作 (2005-02-22 / ポイント: 0.3938)
• 三洋電機、約15分で満充電できるニッケル水素電池『HR-3RSA』を発売――充電器セットも (2004-09-27 / ポイント: 0.3915)
• 三洋が東芝電池のニッケル水素電池事業を取得 (2000-10-04 / ポイント: 0.3899)
• 【FC EXPO 2005レポート Vol.4】業務用鉄管事業から燃料電池の電動車いす/スクーターへ!!　年内のリース開始を目指す――栗本鉄工所ブース (2005-01-19 / ポイント: 0.3894)
• 米ポリフューエル、新開発の燃料電池用電解質膜を発表――製造の柔軟性を向上、携帯機器向け燃料電池などに利用可能 (2005-04-12 / ポイント: 0.3636)
• NEC、30秒以内の高速充電が可能で曲げられる厚さ0.3mmの二次電池を開発 (2005-12-07 / ポイント: 0.3513)
• 三洋電機、容量が2100mAhの単3形ニッケル水素電池“Ni-MH 2100 シリーズ”を発売 (2002-08-23 / ポイント: 0.3495)
• 松下、デジタルカメラ用単3形ニッケルマンガン電池『ZR6D』を発売 (2003-01-09 / ポイント: 0.3438)
• 三洋電機、ニッケル水素二次電池“eneloop”用の充電器『NC-TG1』を発売 (2006-03-09 / ポイント: 0.3410)
• 松下電器、ニッケル水素充電池“メタハイ1700シリーズ”を発売 (2001-08-24 / ポイント: 0.3386)
• 米ポリフューエル、燃料電池用電解質膜を45μm厚に薄型化──NECや三洋電機など11社が採用へ (2005-12-15 / ポイント: 0.3282)
• 富士フイルム、『FinePix PR21』をニッケル水素電池付属に仕様変更 (1999-10-25 / ポイント: 0.3275)
• 三洋電機、エネループ用ソーラー充電器セット『eneloop solar charger』を発売 (2006-10-31 / ポイント: 0.3214)

関連記事の検索には汎用連想計算エンジン(GETA)を利用しています。 「汎用連想計算エンジン(GETA)」は、情報処理振興事業協会(IPA)が実施した「独創的情報技術育成事業」の研究成果です。