電池 コバルト 代替

コバルト代替リチウム電池正極材料 271 おわりに 275 MOKUJI分類：技 … ですから、いろいろな分野のサイエンスに興味があり、例えば学会に参加すると、直接関係がない講演も積極的に聴きに行きます。異分野のことを知ると楽しいだけでなく、新しいヒントが得られることがあるからです。学生たちにも、「研究に関係があるから聴く」「関係がないから聴かない」ではなく、幅広く見聞するようアドバイスしています。, 東京理科大学理学部応用化学科教授 (研究分野： 電気化学、材料化学) そのころリチウムイオン電池の研究開発が急速に進んでいましたが、レアメタルであるリチウムを大量輸入して大型電池に使うことは、将来技術としても、コスト面からみても大きな問題です。そこで輸入依存から脱却でき、同時に低コスト化が期待できる電池として、私が研究していたナトリウムイオン電池が脚光を浴びることになったのです。, ――リチウムイオン電池は、スマホや電気自動車（EV）などで広く使われていますが、長い目で見れば弱点を抱えているわけですね。, 駒場　リチウムは南米のチリやボリビアに偏在しており、地球の地殻成分の0.002%しかありません。わが国は全面的に輸入に依存しているので、原料の安定供給に不安が伴います。今は問題なく輸入できますが、もし紛争など何かの事情で輸入できなくなれば、リチウムイオン電池の生産はできません。その意味で、日本の電池産業は大きなリスクを抱えているのです。 リチウム電池とは 271 4. リチウムイオン電池の電極材料には、リチウムの他にコバルトも使いますが、これもレアメタルです。価格が高いので、現在はコストを抑えるために、性能を犠牲にしてコバルトを使わないようにしています。 ハイブリッド車は、ブレーキを踏むと回生ブレーキが発電して充電します。ナトリウムイオン電池は急速な充放電が得意なので、10秒程度であっても発生した電気を無駄なく電池に貯め込みます。また、アクセルを踏んで加速する時にも効果的です。 ［１８日　ロイター］ - 電気自動車（ＥＶ）向けのリチウムイオン電池に不可欠で高価なコバルトの代替品を開発する競争が激化する中、米ＩＢＭは１８日、海水から抽出した原料を … 貴金属に代表される稀少な元素を豊富に存在する元素で代替する元素代替研究は、日本発の研究概念である「元素戦略注３）」の柱として提唱され、現在さまざまな科学技術分野で活発な研究が行われています。均一系触媒分野における元素戦略研究は、有用な有機物質の精密合成を可能にすることから、注目されています。 リチウムイオン電池からのレアメタルリサイクル（JX金属株式会社 環境リサイクル事業本部 敦賀工場） JX金属株式会社 環境リサイクル事業本部 敦賀工場（福井県） 同社では、使用済み携帯電話等に含まれるリチウムイオン電池、および自動車用リチウムイオン電池 … 4．コバルト需要と供給 （1）コバルトの世界需給 世界のコバルト需給動向を表3に示す。Liイオン電池用コバルトなどの需要が堅調に伸びてきており，供給不足が心配される状況となっている。Liイオン電池の陽極材料としてコバルト代替材料が研究されているが，現時点ではコバルト … 中国、韓国はじめ、欧州、米国、豪州も、ナトリウムイオン電池の研究で成果を上げています。リチウムイオン電池の研究では日本が圧倒的に強かったので、各国は「別の電池で追いつけ追い越せ」と、ナトリウムイオン電池に力を入れています。中国ではベンチャー企業が安く作って超低価格のミニEVに搭載する例まで登場しています。 Liイオンを電極に出し入れすることにより充放電を行うリチウムイオン2次電池に使われる電極材料のこと。正極材料の主流はLiCoO2（コバルト酸リチウム），負極材料にはカーボン（グラ … カリウムは地殻中に2.6%と豊富にありますが、原子量でみるとナトリウムやリチウムより重い元素です。ファラデーの法則によれば、軽い元素ほど電気を貯められるので、カリウムは本来なら電池に不向きです。しかし、やってみると驚いたことに、電圧はナトリウムイオン電池の3.5ボルトを上回り、リチウム電池と同じ4ボルトかそれ以上出るのです。 化学を応用して何かを作ろうとすれば無機、有機、物理、バイオなどの異分野との融合が極めて重要です。私は早稲田大学や岩手大学で、それらを幅広く学ぶ機会があったので、その知識を総動員すれば、6～7割は成功するという自信がありました。, 帰国後、2005年に東京理科大学に赴任し、新天地で新しい研究をスタートしました。それから電極材料などの開発に工夫を重ね、2009年、ナトリウムイオン電池が実現可能であることを世界で初めて実証し、困難を経て2011年に論文発表しました。, 図表１）「2009年、世界初の実証：ナトリウムイオン電池」　　資料提供：　駒場慎一教授, 駒場　そうです。2011年の東日本大震災で原子力発電所が稼働しなくなりました。計画停電に備えるには、夜間電力や自然エネルギー発電を活用しなければなりません。それには電気を貯めなければならないと、にわかに環境が変わったのです。その目的に合うのは寿命の長い定置型の大型電池しかありません。 うまく行かなければ、また違う物質を探すという試行錯誤を続けた結果、ナトリウム、鉄、マンガン、酸素の化合物をベースに、微量のマグネシウムを加えた物質が、正極材料として非常に有効であることを突き止めました。 Copyright © mediagene Inc. All Rights Reserved. 濃厚電解液はカリウムイオンの濃度を高めた溶液で、ジメトキシエタンという有機溶媒を用いました。それに正極と負極を合わせた3点セットで電池を組むことができます。正極はプルシアンブルーという、ドイツで発明された鉄やカリウムを含む青い顔料です。負極はリチウムイオン電池と同じものを使います。電流を流す負極の基板には、リチウムイオン電池では銅箔が必要でしたが、これをアルミ箔で置き換えられます。銅は10円、アルミは1円硬貨の主成分ですから、電池の低コスト化がさらに進みます。 TRANSLATION BY GALILEO, 当時オックスフォード大学の教授だった物理学者のジョン・グッドイナフが、1980年に初めて充電式のリチウムイオン電池を開発したとき、彼はコバルトを必要としていた。コバルトはエネルギー密度が高く、大出力が求められる小型バッテリーにとって最適であることが、実験によってすでに証明されていたのだ。, そこでグッドイナフは、コバルトが含まれる鉱石を超高温で加熱して、自らコバルトをつくり出した。コバルトは現在、ほとんどのリチウムイオン電池に使われているが、採掘には相当な犠牲を払っている。, 銀色に輝くこの金属は高価だが、それだけではない。「邪悪なコスト」が存在するのだ。コンゴ民主共和国における産出に関しては、子どもを使った採掘など人権侵害の長い歴史がある。, 電子機器メーカーや電気自動車（EV）メーカーは、大金を払ってこうした残虐行為に加担したくはないと考えている。こうした理由もあり、自社の電池に使用するコバルトの量を減らそうとしてきた。, 例えば、テスラに電池を供給しているパナソニックは2018年5月末に、コバルトを必要としない電池を開発中であることを明らかにしている。そして同社にとって役立つことがある。グッドイナフなどの研究者はすでに、コバルトを必要としない充電式バッテリーも開発しているのだ。, リチウムイオン電池では、電池の正極はコバルト酸リチウムなどのリチウム含有遷移金属複合酸化物、陰極は黒鉛系炭素を構成材料としている。この記事を読んでいる読者が使用しているデヴァイスの電池も同じ構造だ。, EVに使用するバッテリーの正極は通常、小型のデヴァイスよりもニッケルの割合が高い。そのためコバルトのサプライチェーンへの負担は軽減されるが、処理コストは高くなる。また、サムスンの悪名悪い「Galaxy Note 7」のように、飛行機内で発火する［日本語版記事］可能性が若干高まる。, グッドイナフをはじめとする電池研究者たちは、マンガンや鉄など、コバルトの代替素材へと向かっている。, 御年96歳でいまでもテキサス大学で工学部教授として働いているグッドイナフは、「コバルトは高価なので、人々はこれを使わずに済むよう最善を尽くすでしょう」と語る。この2年間でコバルトの価格は4倍になっている。, 携帯型の電子機器が現在、コバルトの大部分を使用している。しかし、EVの電池には携帯電話の約1,000倍のコバルトが必要になる。気候変動などの理由から、エンジンを搭載したクルマを下取りに出し、EVを購入する人の数が増え続けている。こうした傾向は地球にとって好ましいことではあるのだろうが、コバルトの価格を急騰させる結果となっているのだ。, コバルトは、ニッケルや銅などほかの金属の生産過程で出る副産物だ。だが単独でも地殻に存在しており、主にコンゴ民主共和国の鉱山に見られる。『ワシントン・ポスト』は2016年に、これまで不透明だったコバルトのサプライチェーンを調査し、児童労働の慣行と、必要な装備の不足を明らかにしている。, もちろん、採掘の危険を回避する方法はほかにもある。「リサイクル（再利用）」だ。しかし、リチウムイオン電池の寿命は非常に長いため、「今後10年間にリチウムイオン電池を購入する人の数は、手放す人の数を上回るでしょう」と、マサチューセッツ工科大学でエネルギーを研究しているエルサ・オリヴェッティ教授は説明する。, オリヴェッティは17年10月に発表した論文で、特に電気自動車が増加している現状で、今後2年間の需要を満たすには「コバルトの供給をすぐに増やす必要がある」と結論付けている。正極の開発とコバルトの調達の両方が過去8カ月で進んだものの、「われわれ全員がコバルトについて、“もっとよく考えなければならない”という、一般的結論は変わらないだろう」と論文には書かれている。, だが論文によると、「人々はそうした行動をすでに始めている」のだという。リン酸鉄リチウムなど、安定性とエネルギー密度の高い金属を用いた正極の開発が進められている。, 研究者は、さらに先進的な次世代型の「全固体電池」にも注目している。全固体電池では、必要となるリチウムの量は増えるが、コバルトは不要であるため、現在のリチウムイオン電池よりも安全性が格段に向上すると期待されている。BMWやトヨタ自動車、ホンダなどの自動車メーカーは全固体電池の研究を進めているが、オリヴェッティは「この技術が市場に十分行き渡るのは25年以降になるだろう」と考えている。それまで各メーカーは、コバルトを使った電池の影響を緩和する努力を続けることになる。, アップルやサムスンなどの企業は、「Responsible Cobalt Initiative（責任あるコバルト・イニシアチヴ）」［PDFファイル］に参加して、コバルトのサプライチェーンが環境と社会に与える最悪な影響に対処すると約束している。さらにアップルは最近、コバルトを採掘者から直接購入し、供給業者が労働環境基準をきちんと満たしているかチェックを始めた。, グッドイナフは、96歳のいまでもコバルトについて考えている。コバルトなしで動作する電池を開発してもいるが、「コバルトがわたしたちの耳から数ミリの位置にある時代は終わっていない」と彼は考えている。「価格は高いが、自分が開発した最初のリチオムイオン電池の設計は、いまでも十分通用します」と、グッドイナフは言う。, 次の10年を見通すインサイトが詰まった記事が毎朝届く、サブスクリプションサーヴィス。. こうした一連の改善により、電池容量は250mAh/ｇから420mAh/ｇに、劇的に向上したのです。, 駒場　そう簡単ではありません。リチウムイオン電池は今、量産されて価格が下がっています。中国や韓国のメーカーが生産拡大し、日本メーカーは押され気味です。このためコストが高い日本でナトリウムイオン電池を作っても、採算が合うかと言えば難しい。つまり、ナトリウムイオン電池の技術は出来ているけれども、リチウムイオン電池も進化しているので、実用化するにはそれを追い越さなければならないのです。, 電池の内部では、目に見えない原子レベルの化学反応が起きていて、その実態を突き止めるのは容易ではありません。リチウムイオン電池は1980年に材料が見つかり、ソニーが1991 年に実用化するまで11年かかりました。ナトリウムイオン電池もそれくらいの年月はかかると見なくてはいけません。 まず改善したのは電解液です。不純物を取り除いて純度を高めました。その方法に気付くまでに3年かかりました。電解液は炭酸エステル系の有機溶媒です。ナトリウムイオンがたくさん溶け、液中を十分動き回れるように工夫しました。, 次は電極材料です。英語では、野球の投手と捕手のペアをバッテリーと言いますが、電池も「バッテリー」です。電池では，正極と負極のペアが電池性能を決める鍵となります。 しかし、もしナトリウムを含む新たな化合物を人工的に創出してリチウムイオン電池の性能を凌駕することができれば、スマホからEVまで一気にナトリウムイオン電池に置き換わる可能性があります。, ――次にカリウムイオン電池についてお聞きします。先生は電池容量の低下を抑える「濃厚電解液」を開発されたと報道されています。将来性や実用化のめどはいかがですか。, 駒場　カリウムイオン電池は、2016年にわれわれの研究室が初めて論文を発表した新しい電池です。まだほとんど誰も研究していません。サイエンスとしてみると、こちらの方に意外性があって面白いです。 オールジャパンでコバルトの安定供給に挑む 日本企業も、ある程度のリスクを覚悟して資源を確保する必要性に迫られています。xEV向けリチウムイオン電池に必須であるコバルトの安定供給を実現し … 小さいサイズでは、蓄電池を家一軒ごとに庭などに設置し、夜間電力や太陽光発電を貯めて、電気が必要なときに使えるようにできます。, いずれのサイズも、災害などの非常時や停電時に対する備えになります。専門家の話によると、こうした技術が広がれば、原発を減らしたり、火力発電所のピーク電力を抑えたりできます。また天候によって出力が変動する太陽電池や風力発電の有効利用ができるので、普及が促進されるでしょう。, ――実際に開発されたナトリウムイオン電池の特色を説明していただけますか。また、どのような改良を重ねられたのでしょうか。, 駒場　2009年に発表したとき、電池の容量はリチウムイオン電池の5～6割でした。もともとゼロから出発したので相当な進歩でしたが、これでは実用化は期待できません。世界中で研究が活発化した現時点では、容量はすでに9割に、寿命は同じ水準に達しています。 例えば、みなさんがお使いのスマホの充電では、リチウムイオン電池が30分かかるところ、ナトリウムイオン電池なら5分で終わるぐらい速くできます。, 一方、EVの場合ですが、ナトリウムイオン電池の電気容量はリチウムイオン電池の9割ぐらいですから、早めに電池切れになってしまいます。走行距離が短くなるため、現状ではEVに向きません。 HS トガリ先 表面処理 錫ｺﾊﾞﾙﾄ ｸﾛｰﾑ鍍金代替 規格 直輸入品激安 4X5 1000 入数 12517円 止めねじ・イモねじ ねじ ねじ・ボルト・ナット 産業・研究開発用品 HS トガリ先 表面処理 錫ｺﾊﾞﾙﾄ ｸﾛｰﾑ鍍金代替 … そこでナトリウムイオン電池とカリウムイオン電池の実用化の見通しについて、駒場教授に伺った。, ――駒場先生が開発されているナトリウムイオン電池が注目を集めています。今なぜナトリウムイオン電池なのでしょうか。, 駒場　私は2003～4年にフランスに留学しました。その時お世話になった先生は無機化学が専門で、1980年代のナトリウムイオン電池の研究者として著名な人でしたが、当時は誰も電池の実用研究では成功していませんでした。私が「ナトリウムイオン電池を研究したい」と言うと、先生から「もうやる意味はないよ。止めておきなさい」とアドバイスされた程です。 現在再充電で繰り返し使える2次電池は各種あるが、現在最も普及しているのがリチウムイオン電池であり、今後もまだまだ主役として市場の拡大は続くと見られている。 しかしリチウムやコバルト … 電子機器メーカーや電気自動車（EV）メーカーは、大金を払ってこうした残虐行為に加担したくはないと考えている。こうした理由もあり、自社の電池に使用するコバルトの量を減らそうとしてきた。 例えば、テスラに電池を供給しているパナソニックは2018年5月末に、コバルトを必要としない電池を開発中であることを明らかにしている。そして同社にとって役立つことがある。グッドイナフなどの研究者はすでに、コバルトを必要としない充電式バッテリーも開発しているのだ。 リチウムイオン電池では … 中サイズは、１つの町・村全体や大型ビルに設置して、夜間電力を蓄電して昼間に使います。大型ビルでは、週末に自然エネルギーなどの電気を貯めておき、月～金曜日に使います。 リチウムイオン電池の正極活物質（正極材）とコバルト酸リチウム（LiCoO2：LCO）の反応と特徴 スマホ向けのバッテリーや電気自動車向けバッテリーを始めとしたリチウムイオン電池において、更な … リチウム電池 269 2. 車載用バッテリー（電池）とは何か、などの概要に関する情報ページ。車載用バッテリー（電池）の概要説明、用途、特徴などを掲載しています。EV（電気自動車）・PHV・PHEVの設計技術をこれか … リチウム二次電池 現在、リチウム二次電池には、正極材 料としてコバルト酸リチウム（LiCoO 2 ）に 代表されるレアメタル酸化物が通常用い られていますが、資源的制約の観点から、 その使用量の低減や材料の代替 … ① コバルト 2008年度のコバルトの国内需要を図4に示す。近年，世界的に電子機器用の小型リチウムイオン二次電池などの需要が急増しており，その大部分を国内の電池製造会社が生産して供給していることから，国内のコバルト需要の58.7％が電池用の用途で，最大のコバルト … 私は理学部の研究者なので、むしろ誰も成功していないという理由で、よりナトリウムイオン電池に興味を持ち、その研究に意欲をそそられるようになりました。 レアメタルに依存しない電池を開発――リチウムに代わり、ナトリウム、カリウムを主役に, 急げ、南鳥島沖のレアアース開発――中国鉱山の30倍の高濃度、埋蔵量は日本の年間需要の300年分以上（前編）, 急げ、南鳥島沖のレアアース開発――中国鉱山の30倍の高濃度、　埋蔵量は日本の年間需要の300年分以上（後編）, 水素を現場で必要なだけ作り、発電する時代がやってきた。――大地震など災害に備え、いま注目の「固体水素源型燃料電池」とは（後編）, 海洋技術でグリーン・イノベーションを――「黒潮」の巨大エネルギーを海流発電として有効利用しない手はない（後編）, 藻類が日本を産油国にする――2種の藻をハイブリッド高速増殖させ、エネルギー自給ができる日がやってくる（前編）, サンリオピューロランドV字回復の鍵は「対話」。ハローキティに学ぶダイバーシティの在り方, 有名シェフたちも絶賛する「バーミキュラ」とは？――素材本来の味を楽しむ鋳物ホーロー鍋、いよいよ海外進出へ, 最先端技術で日常の“壁”を超える！――「サイバスロン車いすシリーズ日本2019」、いよいよ5月5日（日）川崎で開催, 育児休業は最強の企業「研修」だ！ 子育てを科学し、一般論に縛られない「遊び心」を育む, 大人が変われば、子どもも変わる！――率先して学び続ける松田悠介流「社会課題を解決するリーダーの育成」とは？. コバルトを使用しない新たな電池 リチウムイオン電池の発明によって、スマートフォンやパソコンなど、電化製品は格段に薄く小さくなりました。その研究と開発で日本の研究者吉野彰さ … コバルト代替リチウム電池正極材料 132 7.7 電池材料のリサイクルについて 136 7.8 蓄電デバイスにおけるリチウム 136 8 希土類元素フリーのマグネシウム（Mg）合金 千野靖正 138 8.1 はじめに 138 8.2 … 今、電池技術の分野は熱い。SDGsの普及やIoTのテクノロジー進化と共に、電池技術の重要性が高まってきた。特に電気自動車の影響を受け、蓄電池の性能と安全性、枯渇が進むコバルトの代替 … コバルトは、ジェットエンジン・ガスタービン向けの耐熱鋼やスーパーアロイ、永久磁石、炭化タングステンとの超硬合金等に使用されているが、足元では小型家電用および車載用のリチウムイオン二次電池への使用が急増している。 2018年3月から5月にかけて、コバルト価格は車載用リチウムイオン電池向けコバルト量の不足を懸念して一時90,000US$/tを超えていたが、8月以降は大きく下落し12月末までは55,000～60,000US$/tで推移していた。しかし、2019年に入り更に下落し、3月末現在では$31,000US… また駒場教授が今、強い期待をかけているのがカリウムイオン電池である。すでにリチウムイオン電池と同等以上の性能を確認した。カリウムも、ナトリウムと同じように地球上に豊富に存在している。 リチウムイオン電池の種類といっても、その分類方法によって種類も変化します。 まずは、電池の中身である正極材（正極活物質）と負極材（負極活物質）に何を使用するかで分類した際の、リチウムイオン電池の種類について以下で解説していきます。 材料による分類では、主に正極材や負極材に何が使用されているかに着目して種類分けを行ったいます。 以下で確認していきます。 リチウムイオン電池の原料として使用されているコバルト。価格高騰が問題となっているが、実は採掘地のコンゴ民主共和国では子どもを使った採掘が行われるなどの問題がある。こうしたなか、メーカーはコバルトの使用量削減や、コバルトを必要としないバッテリーの開発を加速させている。, TEXT BY ELLEN AIRHART 十数年前には「実現は無理。研究はやめた方がいい」と周りの研究者からも忠告されたが、ひるまず未踏の分野を切り開き、化学界の常識を覆した。 二次電池は充電により繰り返し使用可能な電池で，ニッケル-カドミウムやニッケル水素，リチウムイオン電池等の小型電池や，鉛蓄電池等の大型電池が知られています。二次電池は自動車や航空機，農 … ［１８日　ロイター］ - 電気自動車（ＥＶ）向けのリチウムイオン電池に不可欠で高価なコバルトの代替品を開発する競争が激化する中、米ＩＢＭ IBM. コバルトは多くの電気自動車用電池に使われている金属です。テスラが「コバルトフリー」の電池を採用することがニュースにもなっていますが、はたしてコバルトとはどんな「資源」 … 小型二次電池 リチウムイオン電池 ニッケル水素電池 リチウム（Li） コバルト（Co） ニッケル（Ni） レアアース等 希土類磁石 （Nd-Fe-B磁石） 小型モータ レアアース (ネオジム（Nd） … リチウム電池の現状 269 3. マグネシウムは電池の効率を高め、容量を増やす働きをします。実用化するにはさらなる改良が必要でしょうが、１つの到達点であると思っています。, 負極に使う炭素材料も工夫しました。ナトリウムの原子量は23で、リチウムの7より大きく、充電する時に炭素の中に入りにくい性質があります。それでは容量が増えないので、わざと炭素の原子の並び方を乱すことで非晶質炭素（ひしょうしつたんそ）として、炭素の中に原子レベルのすき間をつくり、そこにナトリウムが入りやすいように工夫しました。 電池材料メーカーの格林美は5月14日、正極のコバルト含有量を100分の1以下にできる前駆体（訳注：正極材料を合成する基になる金属水酸化物）を開発したと発表した。 コバルトはレアメタル（注）の一種で、元素番号27、元素記号はCo。主な用途は携帯電話やEVにも使用されるリチウムイオン電池（LIB）の正極材だ。経済産業省資源エネルギー庁は「EVのリチウムイオン電池に必須の資源」としている。 米国地質調査所（USGS）によると、世界のコバルト埋蔵量は約710万トンで、その半分近い350万トンがコンゴ民主共和国（以下、コンゴ）に埋蔵されている（図1参照）。生産量をみると、2016年の全世界でのコバルト生産量は約11万1,000トンで、その半分超の6万4,00… 1970年、埼玉県出身。早稲田大学理工学部応用化学科卒業、同大学理工学研究科応用化学専攻博士課程修了。1996年、日本学術振興会 特別研究員。1998年、岩手大学 助手。2003年、フランス・CNRSボルドー固体化学研究所　博士研究員　（文部科学省在外研究員）。2005年、東京理科大学 講師。2008年、東京理科大学 准教授。2013年～京都大学 拠点教授(元素戦略プロジェクト)。2013年～東京理科大学 教授。 受賞歴： 2015年、第11回日本学術振興会賞。2019年、電気化学会学術賞。, Sponsor Content Presented By※日本IBM社外からの寄稿や発言内容は、必ずしも同社の見解を表明しているわけではありません。, ニューノーマル時代にアートが果たす役割——「アルス エレクトロニカ」が目指す未来とは, コロナ禍を機にデジタル化は10倍速、100倍速で進む――日本にとってはイノベーションのビッグチャンス, 化学者は究極のものづくりに挑む ――“美しい”分子には世界を変える無限の可能性がある. ナトリウムイオン電池は現在、電池容量がリチウムイオン電池の約9割、寿命は同じ程度に向上し、実用化に近づいている。原料のナトリウムは、政情不安な南米に偏在するリチウムと違って、地球の陸や海に無尽蔵にある。「夜間電力を貯蔵し、自然エネルギーの発電量を平準化する定置型の大型電池として非常に有望だ」と、駒場教授は言う。 電池の基本性能はリチウムイオン電池と同等かそれ以上なので、あとは安全性、寿命、劣化の進み方などが今後の研究課題です。 正極材料は、レアメタルであるリチウムやコバルト、ニッケルの代わりに、ナトリウムや鉄、マンガンを使います。そういう物質を探索していくつも合成し、１カ月ぐらい充放電試験を繰り返して機能を評価しました。 リチウムイオン電池が全盛の時代だが、より安価でレアメタルが枯渇しても心配がないナトリウムやカリウムを使う電池が、世界の注目を集めている。開発の最前線を走るのが東京理科大学理学部第一部応用化学科の駒場慎一教授である。 一方でニッケルを含むことは低コスト化の阻害要因になるが、既存正極に比べニッケル量は同程度でコバルトを含まず、資源的に最も豊富で安価な鉄を含むため、既存正極の代替材料となる可能性が高 … かつて半導体は日本が世界をリードしていましたが、今は押されている。それと同じことが電池の分野でも起きないかと懸念しています。, ――ナトリウムイオン電池の用途として、EVなど自動車での可能性はいかがでしょうか。, 駒場　ハイブリッド車（ガソリンエンジンとモーターの両方を備えた車）では有効だと思います。 コバルト代替リチウム電池正極材料の開発動向 269 1. レアメタルに対して，ナトリウム、カリウム、鉄などは「コモンメタル（汎用金属）」と呼ばれます。リチウムとナトリウムは元素の周期表で隣にある元素で、性質が非常に似ています。ナトリウムは地殻の2.8％を占めるほど豊富、海水にも含まれていて低コストで入手できます。ナトリウムをリチウムの代わりに利用できれば、資源確保の問題は大幅に改善されるでしょう。だからこそナトリウムイオン電池の開発に取り組む意義は大きいのです。そこでリチウムをナトリウムに置き換える研究が世界で一斉に始まりました。, 図表2：　「元素周期表からみた電池～ポスト・リチウム」リチウム（Li）、ナトリウム（Na）、カリウム（K）は周期律表では隣にある。　資料提供：駒場慎一教授, 文部科学省は今、「元素戦略プロジェクト」を進めています。私たちの暮らしは多くの材料で成り立っています。資源の枯渇を見据えて、資源の豊富な汎用元素をベースに優れた材料を創出しようという計画で、私も参画しています。, ――定置型の大型ナトリウムイオン電池は、具体的にどのような使い方が想定されるのでしょうか。, 駒場　大きいサイズだと、原子力発電所や火力発電所の隣に巨大な蓄電所として建設します。電力需要が減る夜間の余剰電力を電池に貯めておき、昼間に使うのです。 新たに採用する電池は、リン酸鉄リチウムを正極材に使うリチウムイオン電池である。テスラはこれまで、ニッケル-コバルト-アルミニウム酸リチウムから成る、いわゆるNCA系の正極材を使う電池 … リチウムイオン電池の電極材料には、リチウムの他にコバルトも使いますが、これもレアメタルです。価格が高いので、現在はコストを抑えるために、性能を犠牲にしてコバルトを使わな … 化学者である私としては、リチウム、ナトリウム、カリウムの電池の材料研究がこれからそれぞれどのように発展するか、大変興味があります。, この他、今、国内外で研究されている電池としては、大手自動車メーカーが取り組んでいるリチウムの全個体型電池、マグネシウム電池、アルミニウム電池、空気電池、リチウム硫黄電池が期待されています。ナトリウムイオン電池やカリウムイオン電池についても全個体化の研究が活発化しています。, ――電池の開発はかつて日本が得意としてきた分野です。現在の研究水準や総合力をどのように見ておられますか。, 駒場　かつて電池研究は日本の独壇場で、リチウムイオン電池もニッケル水素電池も日本で開発、実用化されました。今も研究の総合力は高いですが、産業としてはなかなか厳しい。日本が強かったリチウムイオン電池の市場は成熟し、これからはコストが安い国が有利になるので、コスト競争では日本は太刀打ちできなくなります。, ただ、電池の安全性を高める技術は日本が依然優れています。EVでは、ガソリンタンクを電池に置き換えて走行するので、ガソリンと電池が蓄えているエネルギーは同じになり、発火の危険性が常につきまとう。もし、EVが走行中に電池が火を噴いたら、乗っている人の命に関わるので、安全性は非常に重要です。でも中韓も国策としてエネルギーや電池に力を入れているので、日本が勝ち続けられるかどうか分かりません。, 電極の材料研究では、大型放射光施設であるSPring‐8（兵庫県佐用町）も活用しています。充放電する電池の内部で化学物質がどう変化しているかを精密に見ることができます。物質探索の次の戦略を考えることができるので、大変役立ちます。, ――先生は「他の分野の研究経験があれば、研究の行き詰まりを打開できる」と述べておられます。ご自身の経験を基にそのわけをお話しいただけますか。, 駒場　私はもともと音楽好きの少年で、とくに理科が好きなわけではありませんでした。早稲田大学に入ってもオーケストラでトランペットを吹いていましたが、大学院生になった時に自分の書いた研究論文が世界で初めてだったと分かった時はうれしくて、いまだに、研究者人生を楽しんでいます。

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