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2016/12/14

英大学と英ベンチャー、電気2重層キャパシターの容量密度を100倍に

英大学と英ベンチャー、電気2重層キャパシターの容量密度を100倍に

野澤 哲生
 2016/12/08 18:34


 英University of Surreyと英Augmented Optics社、およびAugmented Optics社の100%子会社である英SuperCapacitor Materials社、英University of Bristol2016125日、従来の100倍の容量密度を備えた電気2重層キャパシターを実現可能な電解質材料を開発したと発表した(発表資料)。電気自動車(EV)の航続距離を600km以上にできたり、スマートフォンを数秒で充電できたりする見通しという。

 電気2重層キャパシターは、正負の電極と電解液の界面に正負の電荷が集まることであたかも2重のコンデンサーが形成されたかのように電力が蓄えられるキャパシター。典型的な特性は出力密度が数kW/kg前後、エネルギー密度が数Wh/kgで、ちょうど一般的なコンデンサーとLiイオン2次電池(LIB)の中間的な特性といえる。ただ、こうした特性は中途半端ともいえ、用途は限られていた。

 今回開発した材料は、ソフトコンタクトレンズに用いる高分子材料から成るゲル。電気2重層キャパシターの電解質として用いることで、エネルギー密度を従来の約100倍の数百Wh/kgにできる見通しという。既存のLIBのエネルギー密度と比べても数倍と高い。出力密度の高さや充放電サイクルでの劣化がほとんどないという特性は従来の電気2重層キャパシターを引き継ぐ。

 この電気2重層キャパシターをEVに用いれば、ガソリン車の匹敵する航続距離を実現できるとする。「既存のEVはロンドンから(約90km離れた)ブライトンまでしか行けないが、この電気2重層キャパシターを使えば、ロンドンから(約600km離れた)エディンバラまで再充電なしで行ける」(University of Surrey)。しかも、1回の満充電に必要な時間は23分と、ガソリンの給油並みに短いという。


 Augmented Optics社とSuperCapacitor Materials社は自社では電気2重層キャパシターは製造せず、ゲルの材料を電気2重層キャパシターのメーカーに提供して共同開発する方針だとする。

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2016/11/25

スマホを数秒で充電&3万回以上充電可能な新しいバッテリー技術が開発される

http://gigazine.net/news/20161125-charge-mobile-seconds/



フロリダ大学の研究チームが、従来のバッテリーの充電時間と使用回数を大幅に向上させる新しいバッテリー技術の開発に成功しました。同研究チームの開発した技術を使えば、スマートフォンの電池を数秒で充電でき、かつ、3万回以上の耐久性を持つ電池の開発が可能になっています。

High-Performance One-Body Core/Shell Nanowire Supercapacitor Enabled by Conformal Growth of Capacitive 2D WS2 Layers - ACS Nano (ACS Publications)
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.6b06111

アメリカのセントラル・フロリダ大学ナノサイエンステクノロジーセンターの研究チームは、電気二重層という物理現象を利用して蓄電量を高めた「電気二重層コンデンサ」を一般的な電池と同じように使用できるようにする技術の研究を長年続けてきました。その電気二重層コンデンサの蓄電量をリチウムイオン電池と同等に使うには、コンデンサ自体が大きくなりすぎるという問題がありました。


しかし、研究チームはバッテリーの極をグラフェンに代表される二次元状のナノ素材でコーティングする技術を発案。この技術を用いて、二次元状のナノ素材でコーティングしたワイヤーを使った電気二重層コンデンサを開発したところ、電子の高速移動が可能になり高速充電が可能で高いエネルギーとエネルギー密度を備えた電気二重層コンデンサが完成したとのことです。

研究チームが開発した技術を使えば、3万回以上充電できる耐久性を持ち、さらにスマートフォンのバッテリーであれば数秒間でフル充電できる電池の開発が可能になります。

By www.Pixel.la Free Stock Photos

研究を率いたエリック・ヤング准教授は「二次元状のナノ素材を既存のシステムにどうやって組み合わせるかが長年の課題でしたが、我々が開発した化学合成法を使えば既存の素材と二次元状のナノ素材を適切に組み合わせることができます」と実験のブレイクスルーが化学合成にあったことを明かしています。

また、ヤング准教授は「小さな電子機器の場合であれば、我々が開発した技術はエネルギー密度・電力密度・安定性において既存の技術を大きく凌駕している」と話していますが、記事執筆現時点では実証モデル開発に成功した段階であり、商品化にはまだ長い時間がかかりそうです。

なお、研究チームは今回発明されたバッテリー技術の特許を申請している最中です。

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2015/10/10

米ハーバード大が開発 画期的な蓄電池(ナショジオ)

http://mw.nikkei.com/sp/#!/article/DGXMZO92371410S5A001C1000000/

画期的な蓄電池を開発、住宅用にも 米ハーバード大
2015/10/10 3:30
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ナショナルジオグラフィック日本版

米ハーバード大学の研究チームがこのたび無害、非腐食性、不燃性の新しい素材を使った、安全安価で高性能なフロー電池の開発に成功した。(PHOTOGRAPH BY ELIZA GRINNELL, HARVARD PAULSON SCHOOL OF ENGINEERING AND APPLIED SCIENCES)
 太陽光発電のみで電力をまかなえる家に住みたいと願うなら、曇りの日用に電力を蓄えておけて、発火するおそれのない安全な電池が必要だ。米ハーバード大学の研究者が、そんな蓄電池を考案したと科学誌「サイエンス」2015年9月25日号で発表した。

 未来の電池を開発しようと世界中の研究者がしのぎを削るなか、今回開発されたのはフロー電池と呼ばれるタイプのものだ。安価で無害、非腐食性かつ不燃性の材料でできており、しかも高性能であるという。

 「誰でも使えるようになるという意味で、畜電池は大きく前進しました」。ハーバード大学の工学教授で、論文の共同執筆者であるマイケル・アジズ氏はこう説明する。腐食の心配がない安全な電池であれば、事業用にも家庭用にも適している。「自宅の地下室にも安心して置いておける化学物質が使われています」

 気候変動問題が深刻化し、太陽光や風力などのクリーンな再生可能エネルギーへの期待が高まるにつれ、5年ほど前から電力貯蔵技術の研究がさかんになってきた。理由は簡単だ。太陽光発電や風力発電は出力の変動が大きく、太陽が出ていないときや風が吹いていないときに備えて電力を貯蔵する必要がある。

 蓄電池のなかでもよく知られているのはリチウムイオン電池だ。今から20年以上前に主に個人用電子機器向けに実用化されたものだが、特に大出力のものは高価で、発火の危険性がある。実際、電気自動車で発火事故が数件起きているほか、大量のリチウムイオン電池を輸送する貨物機で火災が発生したこともある。

 研究者たちは現在、リチウムイオン電池の改良に取り組むほか、まったく別の方式も模索している。今回のハーバード大学の研究チームのように米国エネルギー省から資金を得て、新しい材料の組み合わせや、ナノサイズの電極の開発に取り組む研究者もいる。

 アジズ氏のチームはフロー電池に注目した。フロー電池は、電気が発生する電池セルとは別のところにあるタンクの液体にエネルギーを貯蔵するため、タンクを大きくすればより多くのエネルギーを貯蔵できる。問題は、フロー電池のほとんどがバナジウムなどの高価で腐食する金属を使っていることだった。

■すでに複数の企業がアプローチ

 ハーバード大学の科学者たちは2014年、バナジウムの代わりにキノンという有機分子を使ったフロー電池を試作した。この試作品はうまく機能し、欧州の企業に製造を許諾したが、材料に有害で揮発性のある臭素が含まれていた。研究チームは今回、臭素をフェロシアニドという無害な非腐食性イオンに置き換えることに成功した。

 「フェロシアニドは青酸と同じシアン化物なので、毒性があると思われるかもれませんが、そうではありません」と、ハーバード大学のポスドク時にこの新しい素材を考えつき、現在は米コロラド大学ボールダー校に所属するマイケル・マーシャク氏は説明する。「青酸は体内の鉄イオンと非常に強く結びついて呼吸を阻害し、致死的な作用を及ぼします。これに対して、フェロシアニドは最初から鉄と結びついているので安全なのです」。フェロシアニドは食品添加物や肥料にも広く用いられているという。

 米アルゴンヌ国立研究所エネルギー貯蔵共同研究センターのジョージ・クラブツリー所長は、「この研究は、有機分子を電池に活用する新しい分野を開拓するものです」と言う。彼はこの新分野を「画期的で有望」と評価し、さらに多くの成果を生むだろうと予想する。

 今回の研究には関与していないが、米ケース・ウェスタン・リザーブ大学の工学教授で蓄電池の専門家であるロバート・サヴィネル氏は、「大容量化が容易で危険性がなく、製造コストも抑えられるでしょう」と、この電池の優れた性能を認めている。サヴィネル氏は、10年以内に商品化も可能だろうと期待を寄せるが、まださらなる検証も必要だと述べている。

 アジズ氏自身も検証の必要性を認めている。研究チームは短時間の実験結果で寿命を推定しただけなので、「何千回、何万回の充放電サイクルを経ても劣化しないことを証明する必要があります」と言う。彼は1年以内にこのテストを始めるつもりだが、ハーバード大学はそれ以前に製造を許諾する可能性がある。

 アジズ氏は、すでに複数の企業からアプローチを受けていることを打ち明け、「そう遠くない時期に商品化が実現するかもしれません」と言う。具体的な時期は、製造を許諾される企業が新興企業か大きな電池メーカーかで変わるだろう。

 ほかにも、起業家イーロン・マスク氏のテスラ・ギガファクトリー(米国ネバダ州)などが、自動車用、家庭用、事業用に畜電池の大量生産をめざしている。太陽光や風力による発電能力が上がるにつれ、エネルギー貯蔵分野の競争がもっとさかんになることをアジズ氏は期待している。

 しかし今後の電力貯蔵用電池の市場の巨大さを考えると、「最も安価な電池でさえ、需要をすべて満たすにはおそらく相当な時間がかかるでしょう」

(文 Wendy Koch、訳 三枝小夜子、日経ナショナル ジオグラフィック社)

[ナショナル ジオグラフィック ニュース 2015年9月29日付]


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2015/09/07

蓄エネ革命

http://techon.nikkeibp.co.jp/article/SEMINAR/20150714/427760/?n_cid=nbptec_nesml&rt=nocnt
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Ultracapacitors can operate alongside vehicle batteries or independently to provide short bursts of power that help with a number of key performance features.

http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1327598
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2015/09/06

New Carbon-Based Nanomaterial Allows For High Efficiency Batteries and Supercapacitors

http://www.crazyengineers.com/threads/new-carbon-based-nanomaterial-allows-for-high-efficiency-batteries-and-supercapacitors.83346/
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2015/09/05

Start Reliably and Reduce Idling This Winter

http://m.truckinginfo.com/article/252939/start-reliably-and-reduce-idling-this-winter
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2015/09/02

Global Supercapacitors Market - A $2.63 Billion Opportunity, Reveals New Report Read more: http://m.digitaljournal.com/pr/2654130#ixzz3kab4zKVj

http://m.digitaljournal.com/pr/2654130
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Energy storage breakthrough promises to slash trucking emissions by a quarter

http://m.businessgreen.com/bg/news/2423490/graphene-breakthrough-promises-to-slash-trucking-emissions-by-a-quarter
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Nesscap Energy Inc. Reports Second Quarter 2015 Results for Ultracapacitor Products

http://www.marketwatch.com/story/nesscap-energy-inc-reports-second-quarter-2015-results-for-ultracapacitor-products-2015-08-26-1617312
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A Pair of Euro Tech Firms Develop a Commercial Hybrid Truck

http://www.truckingnewsonline.com/news/european-tech-firms-develop-first-commercial-trucking-hybrid/
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A Supercapacitor Stylus Is The Best Thing About Lenovo's New Laptops

http://gizmodo.com/a-supercapacitor-stylus-is-the-best-thing-about-lenovos-1728110187
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Ohm Laboratories: 電気二重層コンデンサ方式の自動車用バッテリーを発表

http://www.businessnewsline.com/news/201508280700100000.html
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http://ma-times.jp/19545.html


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2013/04/23

充電時間が従来の1/1000, 蓄電量が30倍の超高性能電池をイリノイ大が開発

http://jp.techcrunch.com/2013/04/19/20130418researchers-build-new-batteries-that-charge-instantly-and-hold-hours-of-juice/ イリノイ大学アーバナシャンペーン校の研究者たちが、通常の電池の1/1000の時間で充電でき、携帯電話はもとより、電気自動車用にも使える、という強力な微小電池を作った。研究者集団のリーダーWilliam Kingは、“クレジットカードのように薄い”デバイス用に使える電池を研究していた。 この電池の設計では、正極と負極の表面面積が従来よりも相当大きくなり、放電と充電のレートが上がる。正極(プラス側)の改良は前から行われているが、負極(マイナス側)も改良したのは今回が初めてである。 この電池は寿命も従来電池の30倍、同サイズなら出力電力も大きい。これまでの電池は、ハイパワー(高出力)であるかハイエナジー(高蓄電量)であるかのどちらかだが、この電池は両方の性質を備える。たとえばコンデンサは蓄電が高速で放電も速い。リチウムイオン電池は蓄電量は大きいが、一挙の高出力はできない。出力も蓄電量もともに大きいこの電池では、これら二つの良いところを両方持っている。 “箱型の製品、という制約がなくなる”、とプロジェクトに携わる院生のJames Pikulが言う。“まったく新しい技術であり、既存技術の漸進的改良ではない。エネルギー源に関するパラダイムを一新する。まったく新しい電池利用製品の誕生が期待される”。 論文をちゃんと読みたい人はここへ。ただし、かなり難解だし、ダウンロード料金も高い。 出典: Extremetech 残りの本文です。
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太陽誘電、静電容量270Fシリンダ型リチウムイオンキャパシタの量産開始

http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=335546&lindID=1 ―当社従来品から静電容量を35%向上、長寿命なバックアップ用電源を実現―  太陽誘電株式会社(代表取締役社長:綿貫 英治、本社:東京都台東区)は、シリンダ型リチウムイオンキャパシタ(注1)のラインアップを追加し、静電容量(注2)270Fの「LIC2540R 3R8277」を商品化します。  リチウムイオンキャパシタは、高い体積エネルギー密度(注3)かつ長寿命を特長とするエネルギーデバイスです。今回の新商品は、内部構造を最適化することで当社従来品と比較して静電容量を35%向上させたスーパーハイエンド商品です。スマートグリッドを構成する集中検針システムやスマートメーター(注4)本体、再生可能エネルギーを利用した分散型電源のバックアップ用電源などに使用されます。  この商品は、2013年4月より、子会社の太陽誘電エナジーデバイス株式会社(代表取締役社長:鈴木正彦、長野県上田市)にて量産を開始します。シリンダ型リチウムイオンキャパシタ全体で月産10万個体制を構築します。サンプル価格は5,000円です。  スマートグリッドとは、リアルタイムに電力需給などを把握し、停電防止や送電調整など多様な電力制御、再生可能エネルギーの活用などを行う次世代の送配電網です。そのような電力制御を可能とするためには、通信機能を搭載した集中検針システムやスマートメーターなどの機器を使用し、送配電システム全体の双方向性を確保する必要があります。  そうした集中検針システムやスマートメーターなどの機器では、無線通信時における大きな電流の供給やリアルタイムクロック機能を搭載することが必要とされるため、従来の製品よりも静電容量が大きく、長寿命のバックアップ電源が求められています。また、送配電網のない遠隔地や停電時の電源として太陽光や風力などの再生可能エネルギーを活用した分散型電源にも、動作の安定化のために大容量かつ長寿命のバックアップ電源が必要となっています。  そのような用途に、高い体積エネルギー密度かつ長寿命、高耐圧という特長をもつシリンダ型リチウムイオンキャパシタの採用が進んでいます。  太陽誘電では、静電容量を大容量化するため、シリンダ型リチウムイオンキャパシタの内部構造を最適化し、当社従来品と比較して静電容量を35%向上させることに成功しました。今後も、小型化、大容量化などシリンダ型のラインアップ拡充をめざすとともに、市場のニーズを的確に捉えたリチウムイオンキャパシタの開発を行い、エネルギーデバイス分野における取り組みをより加速、強化していきます。 ■用途  集中検針システム、スマートメーター、再生可能エネルギーを利用した分散型電源のバックアップ用電 源など。  今回商品化したシリンダ型リチウムイオンキャパシタの特性は以下の通りです  形名         :LIC2540R 3R8277  最大使用電圧   :3.8V  下限電圧      :2.2V  公称静電容量   :270F  内部抵抗      :50mΩ  使用温度範囲   :-25~60℃  寸法/φD(mm)  :25.0±0.5  寸法/L(mm)   :40.0±2.0 ■用語解説  (注1)リチウムイオンキャパシタ   電気二重層キャパシタとリチウムイオン二次電池の特徴を併せ持つキャパシタ。高電圧で10万回を超える充放電回数、高い体積エネルギー密度に加え、低い環境負荷性能を併せ持つ。  (注2)静電容量、F(ファラッド)   コンデンサなどの代表的な電気特性であり、どれだけ電気を蓄えられるかを表す値。F(ファラッド)は静電容量の単位を表す。  (注3)体積エネルギー密度   単位体積あたりに蓄えることができる電気エネルギーのこと。コンデンサやキャパシタの電気エネルギーは静電容量と使用電圧の二乗に比例するため、大容量で高耐圧のリチウムイオンキャパシタは高いエネルギー密度をもつ。  (注4)集中検針システムやスマートメーター   スマートグリッドと呼ばれる次世代送配電網の構築に必要なメーターや検針システムのこと。電力の使用状況をより詳細に把握したり、再生可能エネルギーを利用したりするために必要な通信機能やリアルタイムクロック機能を搭載する。 残りの本文です。
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【新華網上海】26日、スーパーキャパシタで走る路線バス12台が、上海巴士集団が運営する26番路線に試験投入

http://www.xinhua.jp/socioeconomy/photonews/339302/ このバスは、上海超級電容器工程技術研究センターとその提携企業が共同で開発。航続距離は10~15キロで、電源の重量を約1トン軽減した。同種の車両にみられる放熱問題も解決し、安全性、快適性、経済性がいずれも大幅に向上された。(新華社 丁汀撮影) (翻訳 崔蓮花/編集翻訳 伊藤亜美) 残りの本文です。

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ポラス暮し科学研究所とスペースリンクが共同開発したカーボンナノチューブ(CNT)キャパシタを搭載した9.5kWhのハイブリッド型大容量蓄電池を12棟に標準装備した

http://sumai.nikkei.co.jp/edit/rba/house/detail/MMSUa6000005042013/ 進化するポラスの南欧風2×4の建売住宅“ボゥ・ヴィラージュ(美しい村)”――ポラスグループで2×4工法の戸建分譲事業を展開する中央住宅マインドスクエア事業部は4月4日、シリーズ8物件目で、埼玉県・武蔵浦和駅徒歩圏では最大級の規模の「ボゥ・ヴィラージュ武蔵浦和」(45戸)の記者見学会を行い、1期23戸を4月6日から販売すると発表した。南欧風の外観デザイン、天井高2.7m、ユニバーサルデザインの仕様などは従来どおりだが、世界初・業界初のカーボンナノチューブ(CNT)キャパシタを搭載したハイブリッド型家庭用蓄電池を一部住戸に採用したほか、造成中の土砂の飛散を防ぐとともに雑草が生えるのを防ぐシートを敷地全面に敷くなど地域との親和性にも配慮している。  物件は、JR埼京線・武蔵野線武蔵浦和駅から徒歩17分、さいたま市南区辻4丁目に位置する全45戸の建売住宅団地。敷地面積は100.09~125.89㎡、建物面積は93.26~105.67㎡、価格は未定だが4,000万円台の前半から6,000万円台の前半で、最多価格帯は5,000万円前後になる模様。建物は2×4工法2階建て。  “ボゥ・ヴィラージュ”はフランス語で「美しい村」という意味で、同社がフランスの美しい街並みをモチーフにして2007年に第一弾「浦和美園」を分譲して以来、今回が8物件目。フランス国内でもっとも美しい村として知られるリュベロン地方を同社スタッフが視察し、素焼き瓦の淡いベージュや外壁の鮮やかな赤い土壁、アーチ、石畳、アール状の屋根などをモチーフにしたのが特徴。  また、電気自動車やハイブリット車充電用の200V屋外コンセントを全棟に標準装備したほか、ポラス暮し科学研究所とスペースリンクが共同開発したカーボンナノチューブ(CNT)キャパシタを搭載した9.5kWhのハイブリッド型大容量蓄電池を12棟に標準装備した。電気料金が安い夜間に充電することで日常の電気料金を提言できるほか、非常時には3日間の電力供給が可能で、通常の鉛蓄電池の3倍以上の期待寿命15~20年を可能にし、発火の危険性もなく、資源リサイクルも可能。大きさも70立方センチメートルと小型化も図っており、リチウムイオン電池より安全で小型化を実現したのが特徴。同事業部では今後の建売住宅にも積極的に採用していくという。  さらに、地域住民との親和性に配慮して、工事中の土砂が飛散したり雑草が生い茂るのを防ぐために敷地全面に白いシートを敷くなどの工夫も行っている。  見学会に臨んだ同社取締役事業部長・金児正治氏は、「進化する“ボゥ・ヴィラージ”を見ていただきたい。すでに期待以上の147件の問い合わせがあり、都内からの問い合わせも予想外の15%にのぼっている。6月末までには完売したい」と早期完売に自信を見せた。 モデルハウス モデルハウス ◇     ◆     ◇  反響がいいためか金児氏は(いつもそうだが)より一層多弁だった。最近の市況について語ったのが面白いので以下に紹介する。  「ウェブでの反響が最近激増しているが、現場への来場者はそれほどでもない。これは、先行きの景気を先取りする動きだと思うが、実際のサラリーマンの給与が上がっていないということの現われだと思う。特徴的なのは、購買層の親の動きだ。バブルやリーマン・ショックを経験されている親御さんは“今が底”を肌で感じていらっしゃるようで、1,000万円から1,500万円ぐらい援助する方が増えている。決断が早いのも特徴だ。肝心の購入者はボーナズが上がって動き出すと読んでおり、当社も6月から9月を販売のピークに持っていく。近いうちに“ミニミニ”の建売住宅を都内で供給する」 モデルハウス ◇     ◆     ◇  これまで「ボゥ・ヴィラージュ」は結構見学してきたので詳細は省略するが、天井高を2.7mも確保しているのは同社だけだろうし、リビングドアは幅1.1mの親子ドアを採用。階段のステップは15段。柱などの角は巾木も含めてアール状にしている。随所にニッチ、物入れを設けているのが特徴だ。  金児氏が「進化している」と語った部分で記者が感心したのは土砂が吹き飛び雑草が生い茂るのを防ぐシートを張ったことだ。マンション現場などでは高い工事用フェンスを張るのが普通だが、なかなかこれが見苦しい。シートとはよく考えたものだ。ポラスが埼玉県で圧倒的な人気なのは、こうした地域との親和性に取り組んでいるからだろう。  もう一つ、面白いのは、食器棚との無料セレクトだが、クリナップの「アラエール」という自動洗浄機能付きレンジフードを採用していることだ。給湯トレイにお湯(40~45℃)を入れて本体にセットし、洗浄ボタンを押すとファンフィルターに集めた油汚れを自動洗浄してくれるものだ。月1回の洗浄で約10年間ファンフィルターを取り外さずにお掃除が可能とのことだ。  レンジフードの掃除を経験した人なら、これがいかにありがたい商品かが分かる。年に1回、業者に頼むと1万円ぐらいかかるのではないか。果たして購入者はどちらを選ぶか。記者は有償でもいいから両方を選ぶとみた。  最後に価格。記者も早期完売間違いなしと読んだ。駅前のタワーマンションの坪単価は225万円。30坪で6,750万円だ。マンションと単純比較はできないが、記者は6,000万円を超えてくると販売は容易でないと読んだが、6,000万円を突破するのはモデルハウスぐらいだろう。駅までやや距離があるが、線路伝いに桜並木の遊歩道があるのもいい。

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新型「アテンザ」がリコール、「i-ELOOP」のDC-DCコンバータが原因

http://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1303/27/news024.html マツダは2013年3月26日、2012年11月に発売した新型「アテンザ」のリコールを国土交通省に提出したと発表した(国土交通省のWebページ)。対象となるのは、2012年10月2日~2013年3月8日に製造した8902台。リコール原因は、アテンザに標準搭載されている減速エネルギー回生システム「i-ELOOP」のうち、大容量キャパシタに蓄積した電力を電装品や鉛バッテリーで扱える12Vの電圧に降圧するのに用いるDC-DCコンバータである。DC-DCコンバータ内部の電子基板上に実装したコンデンサに亀裂が入っているものがあり、そのコンデンサが短絡を起こす可能性がある。その場合、DC-DCコンバータが溶けて、火災に至ることもあるという。この不具合は、海外市場からの情報で判明した。国内では不具合報告はなく、事故も起きていない。 3月27日から改善措置を始める。リコール対象となる全ての車両のDC-DCコンバータを、不具合のない対策品と交換する。加えて、交換時にハーネスを傷付けないよう、ハーネスにプロテクターを追加する。なおリコール対応の当初は、対策品のDC-DCコンバータの不足が見込まれている。対策品のDC-DCコンバータに交換できない場合には、暫定的にDC-DCコンバータに電流が流れないようなショートカットを行うとともに、エンジン制御プログラムを書き換える。対策品が準備でき次第、DC-DCコンバータを交換し、ハーネスへのプロテクターの追加と、エンジン制御プログラムの再書き換えを行うとしている。 残りの本文です。
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2012/12/06

蓄電・発電機器: 太陽電池と連携できる大型の蓄電池、容量15kWhで屋外にも設置可能

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1212/05/news105.html »
出典スマートジャパン2012年12月05日 17時45分 更新

 北海道などで冬の電力不足が懸念される中、非常時を含めて電力の安定供給に役立つ大型の蓄電池システムが相次いで製品化されている。パナソニックはさまざまなタイプの太陽光発電システムと連携できるインバータを組み合わせた蓄電池システムを企業・自治体向けに発売した。 [石田雅也,スマートジャパン] 共有する プリント/アラート 図1 リチウムイオン蓄電池システムの本体(左)と「ACリンクインバータ」(右)  パナソニックの新製品は容量が15kWhあって家庭向けの蓄電池よりも大きく、企業や自治体などが節電時のピークシフトや非常時の電力確保を目的に利用するのに向いている。従来の同社製品と比べて太陽電池との連携機能を強化した点が最大の特徴だ。  蓄電池システムの本体と太陽電池を接続するための専用装置として「ACリンクインバータ」を新たに開発した(図1)。太陽電池で発電した直流の電気を交流に変換するための装置で、幅広い電圧に対応でき、さまざまなタイプの太陽電池に対応することができる。  加えて新開発のバッテリーマネジメントユニットを搭載して、蓄電池内部の温度を監視しながら内部の温度を一定の範囲に保持する機能を実装した。これによりマイナス10度くらいの低温でも充電・放電が可能になった。  用途は停電などの非常時だけではなく、夜間の安い電力を昼間に使ってピークシフトや電気料金の削減に生かすこともできる。蓄電池システムから電力を供給できる対象は、単相200Vと三相200Vで動作する機器のほか、市販の変圧器を介して単相100Vの機器にも対応可能である(図2)。出力は最大で10kW。 図2 蓄電池システムの利用形態。出典:パナソニック  価格は屋内設置用が990万円(税抜き)で、専用の収納箱とセットにした屋外設置用は1230円(同)になる。12月20日から受注を開始する。国や自治体による補助金も利用できる見込みだ。国の補助金は10kWh以上の大型の場合には工事費を含めて3分の1まで支給される。 テーマ別記事一覧
残りの本文です。

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2012/11/14

eestorは今・・・・

http://gigaom.com/cleantech/eestor-says-its-still-alive-and-progressing/

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2012/11/13

JR東日本、電線が無くても蓄電池で走行できる電車を鳥山線に導入

JR東日本は、非電化区間の新たな環境負荷の低減方策として、「蓄電池駆動電車
システム」を採用した新型車両の先行車2両1編成を烏山線に導入すると発表した。
これにより、従来車両(気動車)比で約60%のCO2削減等の環境負荷低減効果が期待
される。
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産総研、全固体型のリチウム-空気電池を開発 液漏れの心配なく安全

産業技術総合研究所のエネルギー技術研究部門は、電解質や電極材料に液体や有機
材料を用いずに、無機化合物の固体だけで構成された「新型リチウム-空気電池」
を開発した。
→続きを読む http://nls.kankyo-business.jp/c/avwHahvqxWd71Cah

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島根県、グリーンニューディール基金7億円で再エネ、蓄電システム導入予定

島根県は、島根県再生可能エネルギー等導入推進基金事業の概要を発表した。防災
拠点となりうる公共施設等への再生可能エネルギー等の導入を推進することにより、
災害に強い地域づくりや自立・分散型のエネルギーシステムの構築、地球温暖化
対策としての効果を目指す。
→続きを読む http://nls.kankyo-business.jp/c/avwHahvqxWd71Caf

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マンション用蓄電システムで停電時でもエレベータを使用可能に

大京と東芝エレベータは、新築マンション用として、太陽光発電ならびに商用電源
と連携し、停電時の対応と通常時の省エネを実現する「リチウムイオン蓄電シス
テム」を新たに共同開発したと発表した。
→続きを読む http://nls.kankyo-business.jp/c/avxSahwbzvm1xjaf

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全世界の消費者の85%が再生可能エネルギーの増加を望むとの調査結果



Vestasの依頼によって行われた世界規模の2つの調査によると、85%の消費者が
再生可能エネルギーの増加を望み、再生可能エネルギーで製造された製品が高価で
も購入したいという回答は49%に上った。
→続きを読む http://nls.kankyo-business.jp/c/avxxahv7tM1Zifac

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2012/08/06

アイオクサスは日本の顧客への注力とアジアでの拡大を継続


(米ニューヨーク州オニオンタ)- (ビジネスワイヤ) -- 輸送・代替エネルギー・医療・工業・消費財市場向け高性能ウルトラキャパシター技術メーカーのアイオクサスは本日、奥谷弘義が今後の日本のアイオクサス・パワーシステム部門を統括すると発表しました。ゼネラルマネジャーに就任する奥谷は既存顧客との強力な関係の維持と新規事業の構築を担当します。アイオクサスは、日本、中国、韓国、この地域の他の国々で大手自動車メーカーの主要サプライヤーとなることを目指しています。 奥谷は、直近では世界中の自動車メーカーやさまざまな産業にヘッドライトやその他の照明製品を提供するオスラムの社長を務めていました。オスラムに入社する前は、車載・産業用電子機器向けに半導体ソリューションやシステム・ソリューションを製造するインフィニオン テクノロジーズ ジャパンに16年間勤務しました。奥谷は、販売、マーケティング、財務のチームを率いてきた豊富な経験でアイオクサスに貢献します。 アイオクサスのマーク・マクギュー最高経営責任者(CEO)は、次のように述べています。「パワーシステムを買収したことで、アイオクサスは円筒型および薄型セルの両製品を含む業界で最も広範なウルトラキャパシター製品群を獲得しました。アジア市場への長期的取り組みによってアイオクサスの新たな顧客関係を推進し、お客さまが優れたサービスとサポートが受けられるようにするための経験、知識、能力を奥谷弘義は持っています。」 アイオクサスでの奥谷の初仕事は、新規事業創出の加速に向けた強力な現地チームの構築です。顧客満足、生産、品質の各目標を念頭に置きながら、この新たなゼネラルマネジャーが事業とお客さまの成功を実現します。 アイオクサス・パワーシステム・ジャパンの奥谷弘義ゼネラルマネジャーは、次のように述べています。「アイオクサスは、他社には不可能な製品を日本メーカーに提供します。それは、幅広い用途のニーズに応える円筒型および薄型セルによる蓄電ソリューションです。優れた生産品質と顧客ケアに対するアイオクサスの取り組みを基盤とすることで、私たちは日本とその周辺諸国でエネルギー効率の高い選択肢を実現する態勢を整えています。」 大阪の関西大学を卒業した奥谷は、電子工学の学士号を取得しています。 

アイオクサスの詳細情報: 
アイオクサスは、輸送、代替エネルギー、医療、工業、消費財の市場向けに高性能ウルトラキャパシター技術を製造しています。当社は、容量100ファラッドから3000ファラッドまでの最高出力・エネルギー密度のウルトラキャパシターおよびハイブリッド・キャパシターを提供しています。アイオクサスのウルトラキャパシターは、他のウルトラキャパシターと比べて高い出力を実現しながら、モジュールとシステムは小型・軽量です。当社のウルトラキャパシター・シリーズは、低抵抗で高性能を発揮するために特別に最適化されており、加速、エネルギー回収、負荷平準化、高出力アプリケーション向けに高出力を発揮するために理想的です。アイオクサスは、ニューヨーク州オニオンタに本社を置いています。詳細については、www.ioxus.comをご覧ください。 本記者発表文の公式バージョンはオリジナル言語版です。翻訳言語版は、読者の便宜を図る目的で提供されたものであり、法的効力を持ちません。翻訳言語版を資料としてご利用になる際には、法的効力を有する唯一のバージョンであるオリジナル言語版と照らし合わせて頂くようお願い致します。 
連絡先
Metis Communications
Melissa Cohen, 617-236-0500
melissa@metiscomm.com
プレスリリース情報提供元:ビジネスワイヤ

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日本事業の責任者に奥谷弘義氏=米アイオクサス〔BW〕



 【ビジネスワイヤ】キャパシター・メーカーの米アイオクサスは、日本のアイオクサス・パワーシステム事業のゼネラルマネジャーに、元オスラム社長の奥谷弘義氏を指名したと発表した。アイオクサスは、円筒型・薄型セルのウルトラキャパシターなどをアジア諸国の大手自動車メーカーに供給する主要サプライヤーになることを目指しており、奥谷氏は既存顧客との関係維持と新規事業の開拓を進める。【注】 この記事はビジネスワイヤ提供。英語原文はwww.businesswire.comへ。(2012/07/04-10:37)

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2012/05/24


米アイオクサス、パワーシステムのキャパシター生産をNYに移管

 米アイオクサス(マーク・マクギューCEO)は、買収したパワーシステム(滋賀県草津市)のキャパシター(蓄電池)セル生産ラインをニューヨーク州オニオンタの本社工場に移管する。パワーシステムはモジュール組み立てに特化する。グループでの生産効率向上が狙い。日本ではパワーシステムのパウチ型に加え、2012年度内に米国製の円筒型の電気二重層キャパシターなどを投入。自動車のエンジン始動補助用キャパシターなどを提案する。アイオクサスはオムロンと三井物産が出資していたパワーシステムを2月に買収し、パウチ型キャパシターの技術と、国内の販売網を入手した。キャパシターセルラインの米国移管で、米国と日本での最適生産体制を構築する。また2年後をめどに工場移転も視野に入れており、京都市周辺を候補地とする。パワーシステムの販売網を活用し国内で自動車向けのほか、物流機器、風力発電、無停電電源装置(UPS)などに米国製の円筒型キャパシターも拡販する。アイオクサスは07年に起業し、11年7月に量産工場を立ち上げた。北米をはじめ中国、台湾、欧州に販売拠点があり、出資者には米ゼネラル・エレクトリックや仏シュナイダーエレクトリック、仏アルストム、米コノコフィリップスなどの大手企業が名を連ねる。パワーシステム買収を踏まえ15年度にグループの売上高50億円を狙うとしている。
【マーク・マクギューCEOに聞く「販売網生かし車向け狙う」】
 ―パワーシステム買収の目的は。
 「パウチ型キャパシターを含む同社の技術力と日本における販売拠点の獲得にある。岡村廸夫氏の開発した高容量キャパシター技術やアイデアは今後も発展性があると考えている」
 ―日本での展開は。
 「車載を狙いたい。日本には自動車のトップメーカーが多く集積する。エネルギー密度とパワー密度で他社に負けない製品を提供できる。国内の自動車関連展示会に積極的に出展していく」
 ―技術の強みは。
 「カーボンや電解液など材料ノウハウ、小型化するためのパッケージ技術が特徴。パワーシステムとの相乗効果で商品ラインアップも幅を広げることができた」
 ―日本の材料メーカーとの取引は。
 「有力化学メーカーも数多い。これまでも自社製品にいくつか採用しているが、(日本に拠点を設置したことで)今後は増えていくだろう」
 (小林広幸)

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2012/03/05

キャパシターをハイブリッド化!【国際二次電池展】

キャパシターをハイブリッド化!【国際二次電池展】 http://t.co/dc1HRsui @clicccarさんから -- 平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a)


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マツダより先にキャパシターを搭載!【国際二次電池展】

#mynavinews マツダより先にキャパシターを搭載!【国際二次電池展】 http://t.co/ZI658LWB -- 平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a)


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2012/03/02

【二次電池展】古河電池、キャパシタ一体型Pb電池「Ultra Battery」を出展 【二次電池展】古河電池、キャパシタ一体型Pb電池「Ultra Battery」を出展


古河電池は、鉛(Pb)2次電池の負極に非対称型キャパシタを電極レベルで組み込んだ「Ultra Battery」を、2012年2月29日から東京ビッグサイトで開催中の「第3回国際二次電池展」に出展している(Tech-On!関連記事)。

 Pb電池は、充電不足の状態(PSOC)が続くと硫酸鉛(PbSO4)が結晶化し、充電しても元に戻らなくなる(サルフェーション現象)。サルフェーションは、充放電の容量低下や電池寿命の短縮を引き起こす。Ultra Batteryは、電池電圧が低下したときに、キャパシタから放電するため、サルフェーションしにくくなるという。

 古河電池は、Ultra Batteryの用途として、アイドリングストップ車などの低燃費車を想定している。「アイドリングストップ車にLiイオン2次電池はオーバースペック」(同社の説明員)。通常のPb電池に比べればコスト増になるが、Liイオン2次電池やNi-MH2次電池に比べれば低コストである点を訴求していく。現在、自動車メーカーなどにサンプルを出荷している。


同じサイズのPb2次電池に比べるとUltra Batteryは長寿命
[クリックすると拡大した画像が開きます]

Ultra Batteryはサルフェーションしにくい
[クリックすると拡大した画像が開きます]

今回展示したのは、シール式1種(左)と液式2種(右)。シール式はB24サイズ(236mm×126mm×200mm)で重さが12.0kg、容量は34Ah/5HR。液式はB19サイズ(185mm×125mm×200mm)が重さ10.0kgで容量32Ah/5HR、D23サイズ(230mm×169mm×200mm)が重さ15.0kgで容量52Ah/5HR

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2012/02/14

IOXUSが日本のPOWERSYSTEMSを買収

Ioxus Acquires Ultracapacitor Manufacturer Power Systems, Ltd.

Japanese OEM brings thin cell technology, blue chip customer base to Ioxus

ONEONTA, N.Y.--(BUSINESS WIRE)--Ioxus, Inc., a manufacturer of premium performance ultracapacitor technology for transportation, alternative energy, medical, industrial and consumer product markets, today announced it has acquired Power Systems, Ltd., a Japanese manufacturer of flexible, slim-pack electric double layer capacitors (EDLCs) with an extensive customer base in the Asia-Pacific region. With Power Systems’ proprietary high-power flat cell design, Ioxus gains the technological building blocks for creating flexible ultracapacitor energy storage solutions for a variety of applications.

“Power Systems has succeeded in the development of a high power, thin-cell ultracapacitor for use in conventional module formats with Japanese customers who value its small form factor. We look forward to seeing the wider availability of that technology as Ioxus offers variants on our designs to a worldwide market.”
The Power Systems acquisition comes a year after Ioxus’ purchase of Advanced Energy Conversion (AEC), a company that specializes in advanced power electronics and ultracap module designs. Power Systems adds another critical technology asset to the Ioxus product family with its flat prismatic ultracapacitor design in slim, flexible pouch cells.

“Power Systems’ proprietary thin design and high power cells are attractive assets for Ioxus, since their form factor and power capabilities are ideal for creating the energy storage modules that will take clean tech applications to the next level of performance,” said Mark McGough, CEO of Ioxus. “We will continue to build on our strength of superior technology, adding thin cell designs that have already radically changed the way lithium-ion products are used in various applications. With this acquisition, Ioxus fundamentally improves the way ultracaps are used by offering customers a patented, flat cell design in a flexible range of module formats.”

Ioxus will continue to serve Power Systems’ blue-chip customer base in Japan as part of its ongoing expansion into the Asia-Pacific region. The acquisition substantially increases the scale of Ioxus’ business, especially in Japan, where Power Systems enjoys a significant share of the market for 100 Farad-plus-sized ultracapacitors.

Mr. Makoto Ota, president of Power Systems, said, “Power Systems has succeeded in the development of a high power, thin-cell ultracapacitor for use in conventional module formats with Japanese customers who value its small form factor. We look forward to seeing the wider availability of that technology as Ioxus offers variants on our designs to a worldwide market.”

Additional Ioxus Information:

* Ioxus data sheets: http://www.ioxus.com/data-sheets.html

* Where to buy Ioxus products: http://www.ioxus.com/wheretobuy.html

* Ioxus on Twitter: http://www.twitter.com/ioxus

About Ioxus, Inc.

Ioxus manufactures premium performance ultracapacitor technology for transportation, alternative energy, medical, industrial and consumer product markets. The company offers the highest power and energy density ultracapacitors and hybrid capacitors ranging in size from 100 Farads to 3,000 Farads. Ioxus ultracapacitors have higher power compared to other ultracapacitors, with smaller, lighter weight modules and systems. Its family of ultracapacitors is uniquely optimized for high performance with low resistance, ideal for delivering high power bursts for acceleration, energy recapture, peak load shaving and high power applications. Ioxus is headquartered in Oneonta, N.Y. For more information, visit www.ioxus.com.

Contacts

Metis Communications
Melissa Cohen, 617-236-0500
melissa@metiscomm.com



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2011/12/12

平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a) がツイートをあなたに共有しました: "a77a: 日本ケミコン、キャパシター増産−山形に新ライン http://t.co/jZQDGhtj" --http://twitter.com/a77a/status/146070960150290432


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平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a) がツイートをあなたに共有しました: "a77a: リチウム イオンキャパシタ事業会社JMエナジーは、米Capstone Meter ing LLCとインテリジェント水道メーターにおいて、共同開発契約に合意し た。リアルタイ ムで水道システムの管理を行うことにより水を節約し人手による検針を不要に することが可能となるーゴムタイムス" --http://twitter.com/a77a/status/146074319087341568


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2011/11/24

平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a) がツイートをあなたに共有しました: "SJN_News: 丸紅と高島、中国JAソーラーと提携し住宅用太陽光発電システムを本格販売 (発表資料)http://t.co/5R5h0IGG" --http://twitter.com/SJN_News/status/139695376558075904


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2011/10/31

平野ウルトラキャパシタ貴人 (@a77a) がツイートをあなたに共有しました: "a77a: 【電気自動車に接続し、充電もできるトレーラー】トレーラーのスペースのうち、バッテリーや発電機が占めるのは4分の1だけなので、休日用の荷物も積み込むことができる http://t.co/FWQbCoBU #wired_jp" --http://twitter.com/a77a/status/130797400389459968


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2011/09/12

NIMS、グラフェンとCNTを用いた高エネルギー密度のキャパシタを開発

2011/09/07
物質・材料研究機構(NIMS)の研究チームは、電気を蓄える「キャパシタ」のエネルギー密度を、シート状のナノ物質であるグラフェンを層状に積み重ね、その間にカーボンナノチューブ(CNT)を挟み込んだ電極を用いて向上させることに成功したことを発表した。
電解液イオン(赤い丸印)を吸着するグラフェンシート


同成果はNIMS先端材料プロセスユニットの一次元ナノ材料グループ唐捷グループリーダーおよび程騫NIMSジュニア研究員と米国ノースカロライナ大学のグループによるもので、英国王立化学会の物理化学専門誌「Physical Chemistry Chemical Physics」に掲載される予定。

現在、電力利用の効率化と省エネ化、再生エネルギーの効率的利用のため、ニッケル水素電池などのバッテリ開発が推進されている。中でもキャパシタはバッテリに比べ、出力密度が大きく急速な充放電が可能で、例えば自動車のブレーキ時の損失エネルギーの90%を回収することができ、充電も短時間で完了するといった特長があるほか、長期間の繰り返しの充放電も可能で、リチウムイオン電池などに比べて安全という特長もあるが、エネルギー密度はそれらに比べると低く、大容量化が困難だという欠点があった。

キャパシタのエネルギー密度を増大させるには、キャパシタ電極の表面積を大きくする必要があり、出力密度を大きくするには高導電性とする必要がある。研究グループは、化学的処理によりグラファイトからグラフェンを作製し、グラフェン同士の間にCNTをスペーサとして挿入した積層構造を創製することで、これらの課題の解決を図った。

具体的には、グラファイトから作製したグラフェンを分散させた水溶液に、CNT分散水溶液を添加するとグラフェンとCNTの相互親和力により、グラフェン表面にCNTが接着した複合構造が得られ、これを濾過したところ、CNTがグラフェン間のスペーサとなり、また、グラフェン間を電気的・機械的結合させた層状のグラフェンフィルムが得られたという。

左図:CNTがスペーサとしてグラフェンの間隔を広げ電解液イオンを流入させるとともにグラフェンを電気的・機械的に接合させる。右図:グラフェン表面に接着したCNTの透過型電子顕微鏡写真


同層状フィルムは、CNTをスペーサとしているため、1枚1枚のグラフェン表面に電解液が浸透し、多量の電解液イオンを吸着することが可能である。これにより、グラフェンの表面積を最大限に利用でき、エネルギー密度を増大させることができるようになったという。また、CNTはグラフェンフィルムの電気導電性を高め、出力密度を増大させることが可能で、実際にグラフェン積層のフィルムを高純度チタンの集電極に接合させた電極を作製し、電解液を含浸させ、セパレータを挟んだ2電極方式のキャパシタを試作してキャパシタ特性を計測したところ、グラフェン積層電極は水性電解液では安定した電圧-電流特性を示し、有機電解液では電極材料のエネルギー密度62.8Wh/kg、出力密度58.5kW/kgの高いキャパシタ特性を得たという。

また、電解液にイオン液体を用いるとエネルギー密度はさらに増大し、155.6Wh/kgのエネルギー密度が確認されたという。これらの値は従来のキャパシタ特性値を大幅に上回っており、現在用いられているニッケル水素電池に匹敵するという。

一般的なキャパシタ10万回の充放電に耐えられる耐久性を有するが、今回、開発されたグラフェン積層構造電極は、繰り返し充放電での性能の劣化は確認されず、むしろ性能が少しずつ向上したという。

左図:CNTのスペーサにより電解液イオンがグラフェン表面に流入し、吸着されやすくなる。右図:電解液イオンの吸着量は繰り返し使用により次第に増加し、静電容量(Capacitance)は1000回の繰り返しにより20%増加した。このトレーニング効果の実験は図中のLEDランプの点滅により行った


これは充放電の繰り返しにより、グラフェン積層間への電解液イオンの流入が容易となり、電解液の流入・出がより高速・多量となり、電解液イオンの吸着量が増加したためと考えられ、こうした繰り返し使用により性能が上昇するキャパシタのトレーニング効果は、初めての発見となったという。

こうした結果を受けて、研究グループでは同キャパシタは、発停車は多いが長距離の航続距離を必要としない都市型の電気自動車(EV)に最適であるとしているほか、太陽光発電、風力発電などの再生エネルギーの蓄積と平準化にも適用可能であるとしている。

さらに、電極に用いるグラフェンはグラファイトの酸化還元処理によって得られ、CNTとの複合化も分散水溶液を混ぜ合わせるだけで作製することができるため、原材料価格をリチウムの1/10以下に抑えることができるほか、作製プロセスも現在のキャパシタ電極材料の活性炭素粉末に比べてもシンプルで量産性に優れていることから低コストでの製造ができるという。

なお、研究グループではグラフェンを用いることで従来にない高性能キャパシタを試作できたものの、まだグラフェンの潜在する特性を出し切ってはいないとしており、今後は炭素原子1個の厚さによる特異な現象であるナノボアの利用や架橋を利用したグラフェン積層間隔の最適制御などを行うことで、エネルギー密度をさらに倍以上に増大させることが可能としている。






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2011/08/08

FDKと旭化成、リチウムイオンキャパシタを合弁生産へ

2011年8月3日(水) 14時57分:FDKと旭化成は、次世代の蓄電デバイスであるリチウムイオンキャパシタを合弁で生産する新会社を設立することで合意した。合弁会社は「旭化成FDKエナジーデバイス」で本店を静岡県湖西市に置く。資本金は1億円でFDKが51%、旭化成が49%出資する。従業員数は80人の予定。両社は今年4月にリチウムイオンキャパシタ事業で提携することで合意した。今回、この合意に基づいて10月3日にFDKからリチウムイオンキャパシタ部門を分社化したうえで、同日付で旭化成に新会社の株式を譲渡して合弁とする。新合弁会社は、互いの強みを活かし、リチウムイオンキャパシタの市場創出のスピードを加速することで、業容拡大と企業価値向上を目指す。
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IMS、スーパーキャパシタの電気容量を従来比6倍に向上できる電極材料を開発

2011/07/19
アザ縮環構造を導入した新規な共役多孔性高分子のユニット構造。図中、青は炭素原子、白は水素原子、紫は窒素原子を示す。同分子は平面シート状構造をとり、電気を通すことができる

自然科学研究機構 分子科学研究所(IMS)の江東林准教授らの研究グループは、高電気容量を実現できる新たな蓄電用材料の開拓に成功したことを明らかにした。同成果は、独化学会誌の英語版「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版にて公開された。
スーパーキャパシタは、電気二重層と呼ばれる固体と液体との界面に、正負の電荷が蓄えられることを利用したエネルギー蓄積・供給装置。次世代のエネルギー貯蔵装置の1つとしてさまざまな分野で利用することができることから、各所で研究開発が進められている。これまで、スーパーキャパシタの電極材料としては高い電気伝導性と大きな表面積を有する多孔性炭素材料が広く使われてきたが、いずれも電気容量、エネルギー密度および出力密度が低く、新たな電極材料の開発による蓄電性能の向上が求められていた。研究グループではこれまで、電子が分子全体に広く広がった共役構造と巨大な表面積を可能にする多孔性を共に持ち合わせたさまざまな機能性を持つ平面状の共役多孔性高分子の合成と機能開拓を行ってきており、今回の研究では、共役多孔性高分子に窒素原子を含むヘキサアザトリフェニレンを用いて新規なアザ縮環構造を導入し、熔融の金属塩化物を反応媒体として用い、300~500℃下での縮合反応により合成。アザ縮環構造による電解質イオンとの相互作用を強め、また、多孔性材料のポア構造を制御して作ることで、電気容量、エネルギー密度および出力密度が向上できることを解明し、新たな電極材料の開拓に成功した。アザ縮環構造を有する共役多孔性高分子は多くの窒素原子を内包しており、合成条件により、細孔サイズを約1nmにコントロールして作ることに成功。この縮環共役多孔性高分子は電気伝導性を示し、電極材料として適している。実際にスーパーキャパシタの蓄電特性を検討した結果、電気容量は1g当たり946Fを示した。これは、従来の炭素材料である活性炭やカーボンナノチューブ、グラフェンなどに比べて、電気容量を6倍に向上することにつながるという。また、アザ縮環共役多孔性高分子は極めて速い充放電特性を持ち、短時間で充放電できる特徴を持ち合わせているほか、化学的に安定な縮環構造のため、何度も充放電することが可能なため、1万回充放電を繰り返しても、電気容量の減衰はまったく観察されず、安定して使うことができることも判明した。蓄電技術における電極材料は、その性能向上の中心的な役割を担っており、材料の開拓による蓄電性能の向上および応用への展開が求められている。今回の研究成果は、共役多孔性高分子が縮環構造を持つことで、優れた特性を持つようになることを示した結果であり、高性能な蓄電システムの構築に必須の電極材料を実現することにつながることが期待される。
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ソニー、最大容量が2.4kWhの業務用蓄電池を発売

◎バックアップ電源や電力のピークシフトに使える業務用蓄電池
ソニーは、蓄電容量が2.4kWhの業務用蓄電池「ESSP-2000」を開発、2011年9月に発売すると発表した(ニュースリリース、図)。交流(AC)100Vのコンセントに接続すると、約2時間で95%まで急速充電できる。非常時のバックアップ電源や、夜間に充電して昼間に使用する電力のピークシフトに適する。 1日1回の充電、および放電を繰り返した場合に、10年以上使用できるオリビン型リン酸鉄リチウムイオン2次電池を採用した。AC100Vのコンセントを6つ備えており、最大で1000Wの電力を供給できる。本体に充電しながら、接続された機器に電力を供給することも可能。充放電時刻をタイマーで設定する機能もある。大きさは幅490×高さ610×奥行き750mmで、質量は約90kg。実売想定価格は200万円前後。
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2011/08/07

光が不要の光発電システム、MITが開発

http://slashdot.jp/hardware/article.pl?sid=11/08/03/0237257
Sun-free photovoltaics
http://web.mit.edu/newsoffice/2011/sun-free-photovoltaics-0728.html
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2011/06/16

Liイオンキャパシタを載せたEVを開発、FDKとTakayanagi

2011/06/15 19:39清水 直茂=日経Automotive Technology
FDKとTakayanagiは、Li(リチウム)イオンキャパシタを搭載した電気自動車(EV)を開発し、「次世代自動車産業展2011」(2011年6月15~17日、東京ビッグサイト)にカットモデルを出展した(図1)。1回の充電当たりの航続距離は約5kmにとどまるが、充電時間が約1分と早い。「近所の店にEVで買い物に行き、その店で充電して家に帰るといった使い方を想定して開発した」(Takayanagi 企画担当の小出悠美香氏)という。2012年ごろの発売を見据える。FDKのLiイオンキャパシタモジュール「ECM45」シリーズを8個搭載した。同モジュールの電力容量は36Whであり、車両全体で290Wh程度になる。車両の前に2個、後ろに6個のモジュールを置く。モジュール1個当たりの電圧は45V。8個のモジュールを2直列4並列でつないであり、Liイオンキャパシタ全体の電圧は90Vになる。Takayanagiが車両を手掛けた。車名は「ミルイラ」。同社は従来、Pb(鉛)電池を搭載したEVを開発していた(Tech-On!関連記事)。1人乗りで、「原動機付き4輪車」に分類されるものである。今回の開発品では、車体は従来とほぼ同じままで、Pb電池をLiイオンキャパシタに置き換えた。車両の質量は約260kg。そのうちLiイオンキャパシタが約40kgを占める。駆動形式は、駆動用モータを車両の後ろに2個搭載する後輪駆動式。モータは米Advanced DC社製で、1基当たりの最大出力は1.75kWになる。車両の最高速度は約80km/h。
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2011/04/19

電池の価格破壊、LG Chem社が仕掛ける 車載用リチウムイオン電池(1)

2011/4/6 7:00
 電気自動車/async/async.do/ae=P_LK_ILTERM;g=96958A90889DE2E6E3E4E7E2E7E2E3E4E2E1E0E2E3E29BE0E2E2E2E2;dv=pc;sv=NX(EV)やプラグインハイブリッド(PHEVまたはPHV)車の本格的な普及を前に,車載用リチウム(Li)イオン2次電池/async/async.do/ae=P_LK_ILTERM;g=96958A90889DE2E6E3E5E3E3EBE2E3E4E2E1E0E2E3E29BE0E2E2E2E2;dv=pc;sv=NXの価格競争が激化している。台風の目は,LG Chem社だ。自動車メーカーに対し,携帯機器向けと容量当たりで同等の価格を提示し始めた。他の車載電池メーカーも追従せざるを得ない状況になりそうだ。本連載では,急激に変化する車載用電池の最新事情を追う。
「1社購買はしない」(トヨタ自動車代表取締役副社長の内山田竹志氏)――。

 自動車メーカーが今,車載用Liイオン2次電池の複数社購買(調達)に向けて動きだしている(図1)。トヨタ自動車は,三洋電機からLiイオン2次電池を調達するだけでなく,子会社/async/async.do/ae=P_LK_ILTERM;g=96958A90889DE2E6E3EBE0EBE5E2E3E5E2E1E0E2E3E29BE0E2E2E2E2;dv=pc;sv=NXであるプライムアースEVエナジー(PEVE)でLiイオン2次電池を量産することを表明した[注1]。
一方,Renault-日産グループのフランスRenault社は,日産自動車とNECの合弁会社であるオートモーティブエナジーサプライ(AESC)からLiイオン2次電池を全量調達するとされてきたが,韓国LG Chem社からも供給を受ける。

 同様の動きは、ほかにもある。ジーエス・ユアサ コーポレーション(GSユアサ)や三菱商事と,電池の合弁会社であるリチウムエナジー ジャパンを設立している三菱自動車は,商用タイプの電気自動車(EV)に東芝のLiイオン2次電池を採用する方針を明らかにしている。

[注1] トヨタ自動車が2010年11月に開催した「トヨタ環境技術取材会」において,内山田氏が日経エレクトロニクス誌の取材に対して1社購買をしない方針を明らかにした。
このように,大手自動車メーカーが車載用Liイオン2次電池を2社以上から調達する方針を加速させている背景には,電動車両の普及前にもかかわらず,車載用Liイオン2次電池の価格が急速に低下していることがある。

 大きな要因は二つある。一つはEVやPHEVの市場導入が急速に進んできたこと。もう一つは,LG Chem社の価格破壊である。

 最初の要因については,以下のように説明できる。これまで電動車両の主流はハイブリッド車/async/async.do/ae=P_LK_ILTERM;g=96958A90889DE2E6E3E5E3E1E0E2E3E4E2E1E0E2E3E29BE0E2E2E2E2;dv=pc;sv=NX(HEV)と考えられてきた。HEVでは,車両1台当たりのLiイオン2次電池の搭載量が0.5kWh~1.5kWh程度と少なく,電池の量産効果が得られにくかった。そのため,自動車メーカーは複数車種の電池を共有化し,使用量を増やす必要があった。その上で,電池の量産効果を享受するには,なるべく1社の電池メーカーから調達するのが望ましかった[注2]。

 ところが,EVやPHEVとなると話は違ってくる。EVは20kWh程度,PHEVは5kWh~16kWh前後と,1台当たりの搭載量はHEVの10~40倍に跳ね上がる。量販車種としての販売を前提にすれば,1車種でも電池の量産効果を得られる水準である。

 これを実行に移したのが,日産自動車である。同社は,まずEVを年間5万台生産することを前提に電池の量産計画を立て,当初から価格の引き下げを狙った。2012年には年間20万台の生産を計画しており,実現すれば電池のコストは「現状の民生用Liイオン2次電池並みになる」(日産自動車)とする。

■LG Chem社が「信じられない電池価格を提示」

 これほどの大量生産をわずか2~3年で達成し,電池コストを大幅に削減できるのか。電池関係者が首をかしげる中,さらに周囲を驚かしているのがLG Chem社である。

 同社は最近,立て続けに大手自動車メーカーからの採用を決めた。これについて,電池関係者からは「信じられない電池価格を提示しているようだ」との指摘が出ている。LG Chem社は韓国と米国に大規模な車載用電池の量産工場を建設中だが,現在提示している価格は,この量産工場で生産した際のコストを前提とした戦略的なものといわれている。

 実際,2011年2月に米国で米Society of Automotive Engineers(SAE,自動車技術会)が主催した「2011 Hybrid Vehicle Technologies Symposium + Electric Vehicle Technologies Day」では,「LG Chem社が現状でのセルの価格を,1kWh当たり350~400米ドル(約2万9400~3万3600円)と明かした」(自動車ジャーナリストの桃田健史氏)とする。この価格は,民生市場での携帯機器向けのLiイオン2次電池のそれとほぼ同等である。

 LG Chem社の存在感が増す中,同じ韓国企業でLiイオン2次電池を手掛けるSamsung SDI社やSK Innovation社も,同程度の水準まで自社の提示価格を引き下げるとの見方が強い。

[注2] 実際,トヨタ自動車がHEVに採用していたニッケル(Ni)水素2次電池については,プライムアースEVエナジー(PEVE)からの1社購買だった。

「電池は化学品だから,半導体や液晶/async/async.do/ae=P_LK_ILTERM;g=96958A90889DE2E6E3E4E6E6E2E2E3E4E2E1E0E2E3E29BE0E2E2E2E2;dv=pc;sv=NXパネルとは違う(急激に価格は下がりにくい)」というこれまでの通説はもはや当てはまらなくなるだろう。さらに,こうした状況を受けて自動車メーカーが調達先である電池メーカーを増やし,企業間を競わせる方向に動くことは間違いなく,電池メーカーはより熾烈(しれつ)な価格競争にさらされそうだ。

■中国メーカーと提携する米国

 電池メーカーがこうした状況を乗り切るには,量の確保が必須となる。その方向性を中国市場に求めたのが,米国の電池メーカーだ。積極的に中国の自動車関連メーカーとの提携を進めている。具体的には,米A123 Systems社は中国SAIC Motor社(上海汽車)と,米Ener1社は中国最大手の自動車部品メーカーであるWanxiang Group社と,それぞれ合弁会社を設立する計画である[注3]。

 中国は世界一の自動車市場に駆け上がったのに加えて,中国政府のEV政策が大きく注目されている。そのため,政府の施策によって早期に導入が進むバスやタクシー,商用車といった業務用車両向けの電池需要をまずは取り込む構えだ。米国の電池メーカーはこのほか,米国内で需要が立ち上がりつつある電力網の安定化に向けた蓄電システム用の大型電池市場への布石も打っており,量の確保を虎視眈々(たんたん)と狙う(本連載第2回の「メード・イン・アメリカの電池、その量産工場に潜入」参照)。

■気になるパナソニックの動き

 量の確保に向けて積極策を取る米国メーカーとは対照的なのが,日本の電池メーカーである。日本メーカーについては,日産自動車が日米欧で Liイオン2次電池の生産拠点を急速に立ち上げようとしている以外は海外での動きが見えてこない。三洋電機を完全子会社化したパナソニックも,その期待とは裏腹に動きが鈍い。

 三洋電機は,車載用電池向けに大型セルの量産工場を兵庫県加西市に建設し,ドイツAudi社を皮切りに,2011年中にはトヨタ自動車への供給を始めるといわれている。この大型セルをパナソニック・グループとして世界で拡販していくことを期待したいところだが,実際には,パナソニックの電池事業部門はノート・パソコン向け円筒型セル「18650」を車載向けに拡販しようと積極的に動いている。

 例えばパナソニックは,2008年にノート・パソコン用のセルを6800本用いたEV「Roadster」を発売して世界を驚かせた米Tesla Motors社と提携し,2010年11月には資本参加までした。

 もっとも,Tesla Motors社にはそもそも三洋電機が18650セルを供給していたとされており,パナソニックがわざわざ提携や資本投下する必然性が見えてこない。むしろ,パナソニックにとっての喫緊の課題は,自動車メーカーによる米欧中での現地調達にどう対応するかである。自動車産業における各国の政府の現地調達に対する要求は民生機器とは比較にならないほど厳しいため,早急に対策を打たなければならないだろう。 (次回に続く)

[注3] Ener1社は,傘下で電池製造を手掛けていたEnerDel社を統合している。

(日経エレクトロニクス 狩集浩志)

[日経エレクトロニクス2011年3月7日号の記事を基に再構成]


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Maxwell Technologies Doubles Ultracapacitor Production Capacity to Meet Rapidly Growing Demand for B

Maxwell Technologies, Inc. (Nasdaq: MXWL) reported today that it has more than doubled production capacity for ultracapacitor electrode, cells and modules over the past year, and is moving forward with additional capacity expansion to satisfy rapidly increasing demand for its BOOSTCAP® ultracapacitor products.

"The company has produced more than 15 million cells of all types since setting up initial high-volume production," said David Schramm, Maxwell's president and chief executive officer. "With ultracapacitor sales having grown by more than 50 percent in each of the past two years and our expectation for continuing rapid growth going forward, we need to make sure we stay a step ahead of demand."

Working with a contract assembly partner, the Company brought on line a new assembly line for its redesigned, high-volume, 350-farad "D-cell" ultracapacitor in the third quarter of 2010. Before moving D cell assembly, Maxwell had produced approximately 7 million D cells, mainly for wind turbine blade pitch mechanisms, at its Swiss production facility.

In collaboration with another contract assembly partner, the company recently completed installation of a second assembly line for its K-2 family of large cell products, and a third line is scheduled to be installed later this year. Maxwell produced its 2-millionth 3,000-farad large cell in January, and expects to deliver a third million by the end of this year. Large cells have been used mainly in hybrid transit buses for regenerative braking and torque assist, and the company is now supplying a 1,200-farad large cell to Continental AG, a global Tier 1 auto parts supplier, for a stop-start idle elimination system introduced last fall by PSA Peugeot Citroen.

A third contract manufacturer assembles Maxwell's HC family of small cell products, which range from one to 150 farads, and are used mainly in industrial electronics applications.

In December 2009, the company announced that it was expanding production capacity for its postage stamp-size, 10-farad PC-10 ultracapacitor cell to satisfy rapidly increasing demand generated by a new backup power application in solid state disk drives for enterprise computing systems. Previously, Maxwell had delivered several million PC-10s to power wireless transmitters in automated electric utility meters and other devices.

The proprietary electrode material used in all BOOSTCAP® cell types is produced only in the company's San Diego facility. Electrode capacity has been doubled over the past 12 months and will be re-doubled by mid-2012. The company also is evaluating proposals from economic development agencies in several adjacent states for location of a second electrode facility it plans to outfit and bring online in the second half of 2012.

Unlike batteries, which produce and store energy by means of a chemical reaction, Maxwell's BOOSTCAP® ultracapacitor products store energy in an electric field. This electrostatic energy storage mechanism enables ultracapacitors to charge and discharge in as little as fractions of a second, perform normally over a broad temperature range (-40 to +65C), operate reliably through one million or more charge/discharge cycles and resist shock and vibration. Maxwell offers ultracapacitor cells ranging in capacitance from one to 3,000 farads and multi-cell modules ranging from 16 to 125 volts. For more information on BOOSTCAP ultracapacitor products please visit our web site, www.Maxwell.com.

Maxwell is a leading developer and manufacturer of innovative, cost-effective energy storage and power delivery solutions. Our BOOSTCAP® ultracapacitor cells and multi-cell modules provide safe and reliable power solutions for applications in consumer and industrial electronics, transportation and telecommunications. Our CONDIS® high-voltage grading and coupling capacitors help to ensure the safety and reliability of electric utility infrastructure and other applications involving transport, distribution and measurement of high-voltage electrical energy. Our radiation-mitigated microelectronic products include power modules, memory modules and single board computers that incorporate powerful commercial silicon for superior performance and high reliability in aerospace applications. For more information, please visit our website: www.Maxwell.com.

Forward-looking statements: Statements in this news release that are "forward-looking statements" are based on current expectations and assumptions that are subject to risks and uncertainties. Actual results could differ materially because of factors such as:

* general economic conditions in the markets served by the company's products;
* development and acceptance of products based on new technologies;
* demand for original equipment manufacturers' products reaching anticipated levels;
* cost-effective manufacturing and the success of outsourced product assembly;
* the impact of competitive products and pricing;
* risks and uncertainties involved in foreign operations, including the impact of currency fluctuations;
* product liability or warranty claims in excess of the company's reserves.


For further information regarding risks and uncertainties associated with Maxwell's business, please refer to the "Management's Discussion and Analysis of Financial Condition and Results of Operations" and "Risk Factors" sections of our SEC filings, including, but not limited to, our annual report on Form 10-K and quarterly reports on Form 10-Q. Copies of these documents may be obtained by contacting Maxwell's investor relations department at (858) 503-3434 or at our investor relations website: http://investors.maxwell.com/phoenix.zhtml?c=94560&p=irol-sec. All information in this release is as of April 12, 2011. The company undertakes no duty to update any forward-looking statement to reflect actual results or changes in the company's expectations.

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Researchers Tackle Marines’ Portable Power Challenges


May 2011 By Grace V. Jean
The Defense Department’s research laboratories are spending millions of dollars to improve batteries and to develop new portable power technologies for dismounted troops.

The Office of Naval Research is tackling challenges specific to marines, who are expected to deploy as small units into remote locations for days at a time.

The organization this year is investing $5.5 million in research and development programs ranging from a squad-based power network and hybrid ultracapacitor technology to efficiency improvements in electronic systems and devices that harvest kinetic energy.

“The whole business of trying to provide lightweight solutions for powering electronic devices for guys in the field in the middle of nowhere is going to be an issue that’s going to be around for quite a while,” said Cliff Anderson, a program manager in the Office of Naval Research’s expeditionary maneuver warfare and combating terrorism science and technology department. “We have multiple approaches. I’m confident we’re going to make some reasonable progress in the next few years.”

Unlike the computing advancements and technology miniaturization that have been accomplished in the digital consumer world, commensurate leaps in portable energy sources have not materialized for battlefield devices because of technical challenges, safety concerns and affordability, scientists said.

The military’s workhorse battery, a lithium-sulfur dioxide-based energy system better known by its model number BA-5590, has been the standard issue in the Marine Corps and the Army. Each battery weighs a kilogram and produces 180 watt-hours. The one-time use package powers military communication devices and other electronics.

Commercial developments in rechargeable batteries and fuel cells are trickling over into the military arena, where the Army is advancing research to adapt them for battlefield application. Rechargeable batteries used to have a bad rap for their low energy density. But today they can provide nearly as much power as the non-rechargeable BA-5590.

Anderson said the government is happy to capitalize on the industry’s investments. “The reason is, the rest of the world is doing such a wonderful job,” he said. “We clap our hands because we’re going to benefit for free.”

Instead of rechargeables, Anderson has chosen to invest in “metal air” battery technology, which has not received as much attention from the commercial industry. Metal air batteries employ cathodes that scavenge oxygen molecules out of the atmosphere to help the cell produce power. Small numbers of zinc air batteries are already in military service. While they have good “specific energy,” or energy per unit weight, of about 300 watt-hours per kilogram, the problem is that the batteries are low power — they discharge that energy slowly over a period of time. That functionality works well for devices that draw a small steady stream of power, he explained. But troops also need the batteries to give rapid bursts of energy from time to time. To fulfill that duty, the zinc air batteries are manufactured in sizes larger than standard military systems.

Anderson is funding the development of energy “buffer” devices that would work with zinc air batteries to provide users with peak high power for a short period of time. These devices, called electro-chemical ultracapacitors, are a hybrid of traditional batteries, which yield low power over long periods, and conventional capacitors, which can discharge energy in high power “blasts” for a few milliseconds. “Electro-chemical ultracapacitors will never power anything just by themselves, but they can be used as buffers between a power source that has low power but high specific energy, and a device that might require high power but only for a short period of time,” said Anderson.

“The intent is to have a buffer device which will allow us to have our cake and eat it too.”

That technology would work well for radios, he added.

A typical radio consumes a lot of power when transmitting data. But when it is sitting idle waiting for a message to come in or passively “listening” to other communications, it does not require much energy. “The only time you need peak energy is for brief periods of time,” on the order of about 10 seconds, which is the typical length of a transmission, said Anderson.

The Office of Naval Research has given funding to several universities so they can improve the specific energy of these electro-chemical ultracapacitor systems. Officials are in the process of winnowing through what that investment has produced thus far.

“Hopefully there will be some interesting new technologies there,” said Anderson. Among them, program officials would like to see solutions that would produce more battery-like characteristics in the ultracapacitors.

The other power issue that troops are encountering in the field is the disparate battery models that run their portable devices. Just as in the civilian world where every digital device comes with a unique battery that requires a specific cable to recharge it, military electronics often run on a hodgepodge of energy sources.

“On the individual marine, over a dozen batteries in six different configurations are used at any given time,” said Brig. Gen. Frank L. Kelley, commander of Marine Corps Systems Command, during congressional testimony before the House Armed Services Committee. “Centralizing power, standardizing that power, and reliably distributing that power has the potential to reduce the reliance upon multiple types of batteries that are currently used in systems and carried in significant quantities as spares,” he told the tactical air and land forces subcommittee members.
Marines end up carrying spares for the extra batteries because they often power a specific device. The issue is only going to grow worse as more digital gadgets are fielded to troops, officials said. If marines run out of spare batteries for a piece of equipment, they are stuck despite having scores of other batteries that could conceivably be used if only they were compatible.

“Incompatibility costs us there,” and adds unnecessary weight to troops’ rucksacks, Anderson said. “You’re talking about guys who sometimes cut their toothbrushes in half to save weight.”

The Marine Corps recently deployed a combat battalion with technologies that put sunlight to the test for fulfilling a company’s energy requirements in the field. Initial results from the operations are being touted as a success.

Instead of investing more in photovoltaics, or solar cells, for recharging batteries, Anderson is pursuing a project called squad electric power network. “It’s a power conversion device which would make power compatible among various batteries and devices. It would solve the compatibility problem,” he said.

Air Force and Army researchers have already developed systems into which various batteries, fuel cells and devices can connect. Now the trick is integrating the concept into a wearable package so that marines can not only employ it comfortably but also afford it.

“We’re trying to take something that’s a little bit complex to use, and making it as simple and economic as possible,” said Anderson.

Roger Dougal, a professor at the University of South Carolina’s electrical engineering department, is working with ONR on a related effort to enable troops to charge up electronic devices and batteries inside the pockets of their battle uniforms.

The scientist is developing a system that incorporates an inductive power coupler to refuel gadgets through close proximity to a magnetic field.

“There are some commercial examples on the market, where you can lay a cell phone on a pad to charge it. But those things were not designed with ultra-high efficiency in mind,” said Dougal. When consumers plug the charging pad into the wall, they may not necessarily care if it consumes 15 watts to put only five watts into their cell phone. “But if you’re carrying all the energy around with you on your back, you do care about how efficient it is,” Dougal said.

For the system’s first incarnation, he intends to take a vest and incorporate into it several power coupling devices in places where troops commonly stash radios and other gear. “As long as they’re carrying the devices, they will stay charged, and when they pull them out of their pockets, they will run on the internal battery,” said Dougal.

The initial prototypes will not be intended for combat use, he added. His team is building vests that could be used in military training missions to gather more data about how all the electronic gadgets are employed. The information will help researchers upgrade handheld devices with appropriately sized rechargeable batteries.

“If you’re always recharging the internal battery, then it doesn’t need to be so big,” explained Dougal. “Part of what we’re doing now with software is making statistical representations of missions that the equipment is used on, and using that to plan the size of the battery so you have a size commensurate with a high probability of success on every mission.”

The vest would run off an internal battery, such as a fuel cell, a solar cell or other technology that could be recharged by connecting to a vehicle-based power source.

“We want to get the equipment manufacturers of all these little gadgets to where they can accept different types of power by having power conversion endemic to the device,” said Anderson. But industry has little incentive to push forth with the effort.

“Quite frankly, the technical issues are easier to solve than the bureaucratic issues of figuring out how to coordinate all these contractors who are producing devices,” he said.

In tandem with the power conversion efforts, the ONR has developed a backpack that captures and translates walking motion into power. The device contains a rack-and-pinion generator that produces five watts and as many as 20 watts of power depending on how fast troops are moving.

Program managers are collaborating with the squad electric power network investigators to connect the backpack to military radios to demonstrate the feasibility of perpetual communications. “We’re going to see how far we can go in that direction,” said Anderson. “We’re on the margin.”

By investing in a wide range of efforts, ONR officials hope to provide marines with better power options in the near future.

“It’s a dynamic playing field,” Anderson said. “What’s the ultimate answer? I don’t know. We’re just going to have to wait and see.”

Part of the challenge is that scientists have not yet found a breakthrough material that will drastically improve energy storage.

“We’ve researched that thoroughly, so we will not be likely to store energy much more compactly than we’ve got it right now,” said Dougal.

Scientists have demonstrated prototype batteries with more than 500 watt-hours per kilogram. But the technology so far is expensive and it comes with safety trade-offs. “They can become fire or explosion hazards if they’re discharged in a bad way,” said Anderson. “That may ultimately limit what we can do.”

Batteries will improve somewhat and then researchers will reach the end of the periodic table of what’s practical and affordable, he added.

There is equal gain to be had in reducing power consumption in existing devices, scientists said.

“You can get almost as much bang for your buck by reducing power consumption by making some of our circuitry better and integrating devices within themselves,” said Anderson. “We’ll probably proceed more along the lines of integrating electronics, which will help in terms of energy savings.”

Last year, the Office of Naval Research completed a study that indicated the standby current of military radios could be reduced by as much as 40 percent.

“If you can reduce the standby current by that much, that’s the equivalent of increasing the effectiveness of your batteries by that much. That would be monstrous,” said Anderson.

The technology to accomplish that is similar to what has been done in computers to make them more energy efficient — selectively turning off the circuitry and reducing power to components that are idling.

“We think we can reduce the power without affecting the use of the device. It would be transparent to the user, with no reduction to capability or capacity,” said Anderson.

The challenge is not so much in maturing the technology, which largely exists, but in transitioning it into existing or new programs, he added.

“Some decisions will have to be made, simply because the demand for wearable or hand-portable electronic devices is growing dramatically, and so the energy required to power them has got to come along and get organized as well,” said Anderson. Otherwise marines will face the same problem that all consumers contend with at home — dealing with the multitude of electronics that are powered by different chargers and different batteries.

“At home, you can handle that situation because you can plug things into the wall at night. But marines out in the middle of nowhere don’t have that luxury,” he said.

Regardless of which battery advancements occur first, the portable power issue cannot be considered in isolation, Anderson cautioned. Water must be factored in when troops leave on missions that will take them away from bases for days without resupply. “Ultimately, water becomes a real limiter. We can make batteries better, but making water better is hard,” said Anderson.






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