近年、エネルギー技術の進化とともに、多くの新しい電池技術が登場しています。
その中でも、「全樹脂電池」というキーワードが業界内外で注目を浴びています。
この電池は、その名の通り、電極から電解液まで、
ほぼ全てが樹脂で形成されているのが特徴です。
しかし、新技術には必ずと言っていいほど、メリットとデメリットが存在します。
この記事では、全樹脂電池のメリットとデメリット、及び
関連する事柄について調べてみました。
全樹脂電池の仕組み
近年、電池技術の中で「全樹脂電池」という言葉を耳にすることが増えました。
しかし、具体的にどのような仕組みなのか、多くの人が詳しく知らないかもしれません。
まずは全樹脂電池の基本的な仕組みをわかりやすく解説します。
出典：橋本総研
1. バイポーラ型の特徴
全樹脂電池の最大の特徴は「バイポーラ型」と呼ばれる構造を採用していることです。
バイポーラとは双極のことで、1つの集電体の両面に正極と負極の2つの電極を持つ構造を指します。
この電極は薄膜状になっており、セパレータを介して何層も積み重ねられています。
2. 従来の電池との違い
従来のリチウムイオン電池と比べると、全樹脂電池は電池の外装や接続のための配線が不要です。
集電体表面で通電が可能なため、配線の手間が省けます。
さらに、通電距離が短くなるため、電気抵抗を低くすることができます。
このように全樹脂電池は、その独特な構造と高い性能で注目を浴びています。
今後の技術進展にも期待が高まる分野と言えるでしょう。
全樹脂電池のメリットとデメリットを解説
全樹脂電池のモジュール外観（出所：APB）
近年、電池技術の進化として注目されている「全樹脂電池」ですが、
この新しいタイプのリチウムイオン電池は、従来の電池とは異なる特長を持っています。
では、具体的にどのようなメリットやデメリットがあるのでしょうか。
まず全樹脂電池のメリットとして「安全性」が挙げられます。
従来のリチウムイオン電池と比較して、発火や爆発のリスクが大幅に低減されています。
これは、ショート時に大電流が流れない特性によるもので、多くの期待が寄せられています。
デメリットとしては「参入企業が少ない」点が挙げられます。
全樹脂電池技術はまだ新しいため、この分野に参入している企業は限られています。
しかし、技術の普及とともに、今後は多くの企業が参入することが期待されています。
メリット:
●安全性が高い:
全樹脂電池の最大の特長は、異常時の信頼性が高いことです。
従来のリチウムイオン電池に比べ、発火や爆発のリスクが圧倒的に低いです。
ショートしても大電流が流れないため、安全性が向上しています。
●高い耐久性と長寿命
樹脂は衝撃や熱にも強く、外部からの影響が受けにくい。
デメリット:
●参入企業が少ない:
現在、全樹脂電池の技術は新しいため、確立するために多額の資金が必要です。
そのため、参入している企業は限られています。
●まだ製造コストが高い:
歩留まりが悪く生産スピードも遅いため、コストは高くなる。
将来的には、従来のリチウムイオン電池よりも安くするらしいが
本格稼働していないので未定
全樹脂電池と全個体電池の違い
近年、電池技術の進化として「全樹脂電池」と「全個体電池」が注目されています。
これらは、名前が似ているため混同されやすいですが、実際には異なる特性を持っています。
全樹脂電池は、その名の通り、電極を含めてほとんど樹脂で形成されているのが特徴です。
この特性により、発火や発熱のリスクが低くなり高い安全性と耐久性が可能となっています。
一方、全個体電池は、電解質が有機液体から固体に変わったもので、
特に小型のデバイスやIoT用途での利用が進められています。
電解液を使っていないので、液漏れや爆発のリスクが少ないです。
実際の市場では、全固体電池が先行して実用化されている状況が見られますが、
全樹脂電池もその独自の特性から、今後の技術進展や市場の動向に注目が集まっています。
全樹脂電池と全固体電池の違い:
・全固体電池は、電解液が固体状態である
・全樹脂電池は電極を含めて樹脂で形成されている
・全樹脂電池は、より高い安全性と長寿命である
・実用化の進捗において、全固体電池がリードしている状況が見られる
・エネルギー密度は全個体電池の方が上（２倍以上）
全樹脂電池とリチウムイオン電池：何が違う？
「全樹脂電池」の魅力は、電極から電解液まで全てが樹脂で形成されていること。
これにより、リークのリスクが低く、安全性に優れています。
一方、リチウムイオン電池はリチウム含有金属酸化物やグラファイトを使用し、
有機電解液を採用。
全樹脂電池は、形状の自由度の高さが特長で、
これらの特性を活かして多岐にわたる用途での利用が期待されています。
全樹脂電池の特徴:
材料と構造: 従来のリチウムイオン電池とは異なり、
電極を含めて全てが樹脂で形成されている。
電解液: 樹脂に置き換えられている。
集電体: 金属ではなく、導電性の樹脂が使用されている。
集電体は、電極と接触して外部に電気を取り出す端子の役割を果たす。
リチウムイオン電池の特徴:
材料: 正極にはリチウム含有金属酸化物、負極にはグラファイトなどの炭素材、電解液には有機電解液が使用されている。
集電体: 銅やアルミなどの金属が使用されている。
全樹脂電池とリチウムイオン電池の寿命：どちらが長持ちするのか？
「全樹脂電池」は、電極を含めて全てが樹脂で形成されているのが特徴で、
電解液も樹脂に置き換えられています。これにより、電気抵抗が低く、
電流の流れがスムーズになるため、長期間の使用にも耐える可能性が高まっています。
一方、従来のリチウムイオン電池は、正極にリチウム含有金属酸化物、
負極にグラファイトなどの炭素材を使用しており、
電解液として有機電解液が採用されています。
この構造上、使用環境や充放電の繰り返しによって、寿命が短くなる場合があるとされています。
寿命に関する考察:
・全樹脂電池：構造上の特徴から電気抵抗が低く、電流の流れがスムーズであるため、長期間の使用にも耐える可能性がある。
・リチウムイオン電池：使用環境や充放電の繰り返しによって、寿命が短くなる場合がある。
全樹脂電池の用途：これからのエネルギー需要に応える新技術
全樹脂電池は従来のリチウムイオン電池とは異なる多岐にわたる用途が考えられています。
特に、住宅や商業施設、病院、工場などでの定置用電池としての利用が期待されています。
さらに、再生可能エネルギーの普及に伴い、太陽光発電などの余剰電力を効率的に貯蔵するための
蓄電池としての需要も増加しています。
また、技術の進化とともに、川崎重工業が自律型無人潜水機（AUV）の電源として
全樹脂電池の活用を進めているのも興味深い点です。
経産省の予測によれば、定置用電池の市場は今後さらに拡大するとされており、
全樹脂電池の可能性は計り知れません。
全樹脂電池の主な用途:
・定置用電池: 住宅や商業施設、病院、工場などに設置される電池としての利用が考えられている。
・再生可能エネルギーの蓄電: 太陽光発電などの余剰電力を貯蔵するための蓄電池としての需要が増加している。
・市場の将来性:経産省の「蓄電池産業戦略」によると、定置用電池の世界市場は2030年には47兆円になると予測されている。
『トヨタと全樹脂電池：未来のエネルギー戦略』
全樹脂電池はスタートアップ企業の「APB」が開発を進めています。
この企業は、三洋化成工業の支援の下、2018年に設立されました。
一方、トヨタは長らく電池技術の研究開発に注力してきました。
特に全固体電池などの新技術に関心を持っています。
そして、2020年6月には、トヨタグループの一員である豊田通商が、
全樹脂電池の開発を進めるAPBへの出資を発表しました。
この出資は、新しい量産工場の設立や技術の確立、そして製造販売の開始に向けてのものです。
豊田通商の参入により、全樹脂電池の普及や商圏の拡大が一層加速することが期待されています。
全樹脂電池の概要:
・主要な材料に樹脂を使用した新しいリチウムイオン電池
・APBというスタートアップ企業が開発。三洋化成工業の支援を受けて2018年に設立
トヨタとの関連性:
・トヨタは、全固体電池などの電池事業に以前から積極的に取り組んでいる。
・2020年6月、トヨタグループの豊田通商がAPBの量産化に対して出資を発表。
・出資の目的は、量産工場の設立、量産技術の確立、製造販売の開始に向けた投資。
・豊田通商の資本参加により、全樹脂電池の商圏拡大が期待されている。
『全樹脂電池とAPB：日本発の革命的技術』
全樹脂電池は従来のリチウムイオン電池とは異なり、
電極を含めてほぼ全てが樹脂で作られているのが特徴で、
再生可能エネルギーや環境対策といった観点からも大きな期待が寄せられています。
この技術を開発したのは、2018年に設立されたスタートアップ企業「APB」です。
代表の堀江英明氏は、日産自動車での経験を活かし、この革命的な電池の開発を進めてきました。
さらに、APBは多くの企業、特にトヨタからの出資を受けており、
その技術力と将来性に期待が寄せられています。
また、世界最大のエネルギー企業であるサウジアラムコとの連携も話題となっており、
全樹脂電池の実用化に向けてはプラスの状況です。
APBとは:
・2018年10月に設立されたスタートアップ企業
・代表取締役の堀江英明氏は、日産自動車出身
・堀江英明氏は、リチウムイオン電池を搭載したEV「日産リーフ」のバッテリーシステムを開発したエンジニア
・三洋化成工業の支援の下、全樹脂電池の開発を進めてきた
APBの動向:
・トヨタをはじめ、多くの企業から出資を受けている
・量産工場を福井県越前市に設立
・2023年3月、時価総額248兆円の世界最大のエネルギー企業、サウジアラムコと連携協定を締結
『まとめ』
・全樹脂電池は電極を含めて全てが樹脂で形成
・従来のリチウムイオン電池とは異なる特性を持つ
・主な用途として定置用電池や再生可能エネルギーの蓄電が考えられる
・トヨタも全樹脂電池の研究・開発に注力している
・全樹脂電池は安全性が高く、発火や爆発のリスクが低い
・参入企業が現状では少ないが、今後の参入が期待される
・形状の自由度が高く、用途に合わせてデザインの変更が容易
・電池の外装や接続のための配線が不要で、電気抵抗を低くすることが可能
全樹脂電池は全個体電池と比べてエネルギー密度が
低いようなので、全個体電池の方が早く普及しそうですね。
ただ、安全面では全樹脂電池の方が安全で長寿命なので
ウェアラブル端末や人が近くにいる場面での需要があると見込まれます。
現在はまだ、小ロット生産で、良品のとれる率が
低いみたいなので、そのあたりが改善されないと、実用化は難しいと思われます。
ただ、改善のめどはあるようなので、問題は時間と資金でしょうか。
今後も資金力がカギとなりそうなので、
まずは良品を使って、できる製品を作ってみせて
資本家の注目を集めれば
資金も集まってくるのではと思います。
いずれにしても将来が楽しみですね。
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