ソニーが「紙から発電するバイオ電池」を試作、「A4の紙は最大18Wh分の電気になる」 - グリーン・デバイス - Tech-On！

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マツダ、乗用車初のキャパシターを採用した減速エネルギー回生システムを開発：エコ技術・エコ製品：ECO JAPAN −成長と共生の未来へ−

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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: "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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ついに待機電力ゼロワット、「ecoチップ」搭載の“REGZA”が登場 - ITmedia

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マツダ、 次期 「アテンザ」 の ベース？！ 次世代セダン 「 雄 （たけり） 」 公開 - 日刊工業新聞

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５万円誰でも作れるＥＶ 宇都宮の後藤さん - 朝日新聞

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NASA Energy Forum Announces Top Ten Energy Innovations - Triple Pundit

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戦略的国際科学技術協力推進事業「日本－スペイン研究交流」における平成２３年度新規課題の決定について - 科学技術振興機構

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三菱マテリアルと電気化学、リチウムイオン二次電池用導電助剤の合弁会社を設立 - レスポンス

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炭素繊維自動車｜アイデアを刺激する 最新科学技術キーワード｜J-Net21[中小企業ビジネス支援サイト]

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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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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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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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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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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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Ioxus investments could bring area jobs

By Jake Palmateer, The Daily Star, Oneonta, N.Y.

April 15--ONEONTA -- Local tech firm Ioxus has secured $21 million in investments to develop its technology and expand sales, marketing and manufacturing.

The multimillion-dollar boost will help support up to 60 jobs in the community by summer and maybe more by the end of the year, Ioxus Chief Executive Officer Mark McGough said.

The company manufactures ultracapacitors for use in the transportation, alternative energy, medical, industrial and consumer product markets.

"We're excited about the area. The future is bright," McGough said.

According to Ioxus: Ultracapacitors are electronic components that excel at releasing and absorbing bursts of high power for short periods over many more charge and discharge cycles than batteries. When paired with batteries, ultracapacitors provide peak power, such as for hybrid electric vehicles to capture energy during braking. Ultracapacitors help temporarily store intermittent energy produced by solar, wind and wave energy projects, and they deliver the power to the grid when needed.

Ioxus employs 42 people, which includes 10 to 20 hired since the company closed on a deal earlier this year with Otsego County Development Corp. to use the former National Soccer Hall of Fame building as a production site, she said.

The payroll will increase to 60 people in the next few months as new production shifts go online, according to McGough.

"It could be well beyond that by the end of the year," he said.

The production line positions have benefits, and the rates are in the $10- to $12-an-hour range, according to Melissa Cohen of Metis Communications, which is handling public relations for Ioxus.

McGough said when the company set out on its drive for investors about five months ago to fund the expansion, it was expecting to raise $15 million to renovate and refit the former Soccer Hall into a "world-class production facility."

Ioxus has been a great addition to Oneonta, Oneonta Town Supervisor Robert Wood said.

"We're very pleased to hear they are going beyond their projections they released earlier," Wood said. "I think it improves our economic outlook substantially."

The utilization of the Soccer Hall building is also good news for the town of Oneonta because it involves what would otherwise be a vacant space, according to Wood.

The latest funding is coming from Energy Technology Ventures, Northwater Capital through its Northwater Intellectual Property Fund, Aster Capital and Braemer Energy Ventures.

Energy Technology Ventures is a collaboration between General Electric, NRG Energy and ConocoPhillips.

The investments are in the form of shares in the privately held company, according to McGough.

In addition to the financial benefit of owning shares in a growing company, the investors and Ioxus will benefit through technology sharing.

"They can help us in ways that are not monetary in nature," McGough said. "We can help them improve the quality of their products."

Last spring, NYSERDA awarded $600,000 to Ioxus to fund projects designed to improve ultracapacitor performance.

The manufacturers announced plans earlier this year to move into the former hall. That expansion was expected to create about 30 jobs. Most of the jobs are science, engineering and technician positions.

"Ioxus is developing lighter, more compact and cost-efficient energy storage technologies that will be relied on to complement or replace rechargeable batteries in a wide variety of consumer and industrial products, such as handheld electronic devices, hybrid electric vehicles, wind turbines, aircraft and medical equipment," Kevin Skillern, venture capital leader at GE Energy Financial Services and Energy Technology Ventures, said in a media release. "These applications align well with Energy Technology Ventures' reach across the energy sector, and GE's additional breadth in health care, industrial and aviation, offering many opportunities for commercial and technical cooperation."

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【続報】太陽光発電，風力発電，蓄電池を自律制御，福岡スマートハウスコンソーシアムが成果を披露

2011/03/19 18:30狩集 浩志＝日経エレクトロニクス

図2　電源制御システムと2種類の蓄電システムを19インチのラックに搭載
福岡スマートハウスコンソーシアムは2011年3月17～18日に，福岡市で実証試験中のスマートハウスの内覧会を開催した（関連記事，図1）。同コンソーシアムは，福岡市東区にある福岡アイランドシティ内にある2階建ての戸建て住宅でスマートハウスの実証試験を実施している。住宅には，発電用にホンダソルテック製の1kWの太陽電池とゼファー製の1ｋWの小型風力発電機を設置している。蓄電システムとしては，ベイサン製の 1kWhのLiイオン2次電池モジュール（電圧48V）と，デンソー製の2kWhのLiイオン2次電池モジュール（電圧288V）を用いた。内覧会では，19インチのラックに2種類の蓄電システムと，アバール長崎製の電源制御システムをすべて搭載していた（図2）。電源制御システムは，系統電源と双方向で接続する系統連系インバータ，家電製品へ電力を供給するインバータ，太陽光発電向けのDC-DCコンバータ，風力発電向けのDC-DCコンバータ，蓄電池と双方向で電力をやり取りできる2個のDC-DCコンバータ（バッテリー・チャージャ）で構成されている。インバータやコンバータといったそれぞれの電源システムは，直流380Vのバスで連係させている。これによって，各電源システムは電圧値を設定するだけで，DCバス間の電圧の高低で自律的に電力を制御することができる。デモンストレーションでは，系統電源からの電力を一定にしたり，太陽光発電を停止して系統電源と蓄電システムから電力を供給したりするなど，さまざまな状況を見せていた（図3）。今回のシステムが実用化されれば，東京電力が現在実施しているような計画停電をせずに，系統電源から住宅への電力量を一定の割合で供給する総量規制を実現することが可能になる。このほか，スマートハウスにはデンソーが電気自動車（EV）やプラグイン・ハイブリッド車向けのAC200Vの充電器を設置した（図4）。今後，電源制御システムのDC380Vの電力をAC200Vに変換してEVなどに供給する予定である。これによって，再生可能エネルギーをそのまま，もしくは余剰電力を蓄電システムに蓄えてからEVを充電できる。今回の内覧会では，EVの替わりに300W程度の負荷の家電に対する電源制御を披露した。ここでは，電源制御システムのDC380Vの電力をAC200Vに変換し，それをトランスで100Vに電圧変換して家電に供給していた（図5）。

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ソニーが量産開始、リン酸鉄リチウムを採用した大容量Liイオン2次電池モジュール

図2　モジュールを複数多直多並列に接続することで、用途にあわせて電圧や容量のカスタマイズが可能
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2011/04/18 16:27久米 秀尚＝日経エレクトロニクス
ソニーは2011年4月18日、リン酸鉄リチウム（LiFePO4）を正極材に使ったLiイオン2次電池モジュールの量産出荷を、同年4月下旬に開始すると発表した（図1、発表資料）。価格はオープンで、「1kWh当たり30万円前後を想定する」（ソニー 広報センター）という。初年度は3万台の販売を目指す。今回量産を開始するモジュールは、2010年6月にサンプル出荷したもの（ Tech-On! 関連記事1、同2）。容量は1.2kWh。データ・サーバーや携帯電話基地局のバックアップ電源、さらには家庭用蓄電システムなどに向ける（図2）。ソニーは，LiFePO4を採用したLiイオン2次電池を，ノート・パソコン向けで標準的な，いわゆる「18650」サイズ（直径18mm×高さ65mm）の円筒型セルで既に量産しているが、今回の電池モジュールでは別の品種を採用した。円筒型ではあるものの、容量は18650セルより大きいという。生産は、ソニーエナジー・デバイスの栃木事業所（栃木県下野市）が担当する。2010年6月のサンプル出荷の際は、同社の郡山事業所（福島県郡山市）で生産していた。
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ヤマダ電機、家庭用コンセントで充電できるリチウム蓄電池を販売開始

2011/04/15ヤマダ電機とウエストホールディングスは4月14日、スマートハウス提案の一環として、家庭用リチウム蓄電池の販売を4月15日より開始すると発表した。今回販売を開始する家庭用リチウム蓄電池はエジソンパワーが製造したモデルで、電池容量が1000Wh と2500Whの2種類となっている。いずれも家庭用コンセントから充電可能。1000Whのモデルは3時間で充電が完了し、1回の充電で500Whの出力が可能。一般的な家庭用省エネタイプ500 リットル(約200Wh)の冷蔵庫なら、約5時間までの冷却が行える。重量は11kgで、価格は87万30円。2500Whのモデルは8時間で充電が完了し、1回の充電で1000Whの出力が可能。重量は30kgで、価格は189万円。
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ウエストHD1407)は年初来高値を更新　ヤマダ電機と住宅用リチウム蓄電池販売で需要取り込み期待高まるヤマダ電機と、住宅用リチウムイオン蓄電池の販売を15日から始めると発表したことが手掛かり材料に。大幅反発で年初来高値を更新している。ヤマダ電機との間では、太陽光発電システム・オール電化の販売に関して業務提携しているが、今回の家庭用リチウム蓄電池では、太陽光発電システムとのトータル提案を両社で行っていく方針。電力不足の長期化懸念で、補充用電源として蓄電池関連へと関心が高まっているため、需要取り込み期待が高まっている。JQスタンダードのウエストホールディングス(1407)の株価は14時27分現在、144円高の1,121円。一時は、1,127円まで上昇してSTOP高に。NSJ日本証券新聞[NSJショートライブ 2011年4月15日 14時28分 更新]

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二次電池の代わりにスーパーキャパシタを搭載。ロシア初のHV、プーチン首相も興味津々［動画］

2011年4月6日(水) 23時00分ロシア初のハイブリッド車が誕生した。そのハイブリッド車のプロトタイプに1日、プーチン首相が試乗。メドベージェフ大統領の公邸まで、ドライブを楽しんだ。このハイブリッド車は、ロシアの大富豪Mikhail Prokhorov氏が、自ら立ち上げたベンチャー企業で開発したコンパクトカー。『Yo-mobile』と命名された。最高速を130km/hに抑えるなど性能を必要最低限に抑えることで、1万2000ドル（約100万円）のベース価格を掲げる。Yo-mobileは、二次電池の代わりにスーパーキャパシタを搭載。燃料はガソリンだけでなく、ロシアに埋蔵量が豊富な天然ガスも使用できる。燃費は約28.5km/リットルだという。同車は2012年後半、ロシアで発売予定。ボディタイプはハッチバック、クーペ、商用バンの3種類が用意される。そのプロトタイプに1日、プーチン首相が試乗。ロシア初のハイブリッド車に、プーチン首相も興味津々の映像は、ロシアのメディア、『ロシアトゥデイ』が動画共有サイトで公開している。

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燃料ゼロ大助かり 移動太陽光発電機フル稼働 大船渡

河北新報 4月5日(火)14時11分配信
　電力復旧のめどが立っていない岩手県大船渡市周辺地区の避難所で、相模原市の光学部品製造「相光技研」（本田義広社長）が贈った移動式の太陽光発電機が活躍している。同社は３月１８日、碁石コミュニティセンターと後ノ入公民館の２カ所に発電機を設置した。宇宙航空研究開発機構の関係施設がある縁から「銀河連邦」として大船渡市と交流を続けてきた相模原市から依頼を受けて、無償で協力した。発電機は一辺約１メートルの立方体で、１メートル四方の太陽光パネル５枚を広げて使う。大容量のバッテリーを搭載し、電圧１００ボルト、電流３０アンペアで１０時間、出力できる。テレビや掃除機を動かすのに使っている同センターのリーダー役、及川宗夫さん（６０）は「自家発電機は燃料をたくさん消費するため、あまり長く使用できない。これは大変助かる」と喜ぶ。同社は「約１年前に開発した時は『電力は大災害でも２、３日で復旧するから使えない製品だ』と評判が悪かった。現在、利用されているのは被災地にある２台のみで、役立ててもらえてありがたい」としている。（佐藤理史）


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Towards paper batteries

The Paper Battery Company was formed in August 2008 to manufacture and sell flexible, scalable energy storage sheets, or "paper batteries" that will make energy storage ubiquitous by integrating it into existing structures. Leveraging existing supercapacitor technology, this "green product" is a printed nanocomposite device that will enable energy densities 6X higher than current commercial supercapacitors, approaching that of batteries, but with a much longer cycle life and higher power. These thin, scalable devices aim to provide a fast recharge, long cycle life replacement for batteries in certain applications, and can be built into the roof or door panels to save space and weight in electric vehicles or into building structures for networked, massive energy storage on the grid.

The company's innovation is the architecture of a structural sheet that becomes a power plane. The architecture is a massively parallel array of independent cells and has stress management and fault-tolerance built into its design. The technology is agnostic to either supercapacitor, lithium battery or hybrid storage technology.

By combining weight bearing and energy storage in one structural sheet, a systemic approach to energy management is possible, with power accessible at the point of use throughout the accessible surface area of the device. For the first time, energy management stakeholders include architects, designers, mechanical or civil engineers and system integrators, who can specify and buy a structural material that provides local power access. The multi-layered sheets can achieve twice the energy density of commercial supercapacitors.

The company has filed its own patents on the PowerWrapper™ technology platform and also holds worldwide exclusive rights to the broad background patent filed by Rensselaer Polytechnic Institute.

The PowerWrapper™ is made by print-forming complex, fully functional components like electrodes and a porous separator in situ, using techniques compatible with high volume roll to roll printing methods. However, unlike most other printed devices, the PowerWrapper™ is not built around any starting web or paper sheet. The entire integrated device is print-formed from particles, resulting in unprecedented design control to tune the mechanical and storage properties of the sheet to the desired application. Designed to be 'cut to fit,' the unit device can be shaped and sized specifically to the power storage and shape desired, including patterned holes. These processes thus enable addressable power cells or entire power planes to be built based on OEM specifications.

If the Company is successful, the sheets would be the first flexible and scalable thin sheet-like electrostatic storage product available today.

Source and top image: The Paper Battery Company

For more read : Energy Harvesting and Storage for Electronic Devices 2010-2020

and attend Energy Harvesting & Storage and Wireless Networks & RTLS Europe 2011
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『2015年に蓄電池業界はこうなる』

＊ 10の論点で蓄電池の将来を予測 ＊
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┃ 『2015年に蓄電池業界はこうなる』
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┃ 発行：日経BPクリーンテック研究所 ／ 調査：テクノアソシエーツ
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┃ http://ec.nikkeibp.co.jp/cti/cti12.html
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2015年，電池メーカーはどこが勝ち残るか，電池コストはどこまで下がるか，電池の構造や材料は何が主流になるか・・・。皆が知りたいこうした疑問に対し，本レポートはある答えを導きます。自動車の電動化や電力のスマート化とともに新規参入が相次ぎ，蓄電池の市場動向，技術動向はますます混沌としてきました。特に今後，影響力のありそうな中国や韓国の電池メーカーに関しては一般に情報が少なく，先行きが見通しにくい状況です。本レポートは独自の取材と視点により，韓国LG Chemや中国BYDを含むキー・プレーヤ8社を重点的に分析，各社の戦略を基に将来の電池業界の行方を解き明かします。
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【特徴１】一般的に情報が少ない海外の電池メーカーに関する独自データが満載。
●各電池メーカーの戦略：自動車用電池の生産計画，製品仕様，技術的な特徴,コスト目標
【特徴２】蓄電池業界で意見が分かれる10の論点に対し，独自の視点で答えを導きます。
【特徴３】これまでほとんど議論されなかったBMS技術のポイントを解説します。
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◎詳細・お申し込みはこちら⇒ http://ec.nikkeibp.co.jp/cti/cti12.html
≪内容≫
1.エグゼクティブ・サマリー
2.2015年までに起こる蓄電池業界10の予測
（1）世界の電池メジャーは8社に絞られる
（2）電池の低コスト化はEVが牽引する
（3）電池のコスト競争力は規模，材料，構造で決まる
（4）中国の電池メーカーは世界を席巻しない
（5）鉄系電池はマイナーな存在になる
（6）BMSは企業間で技術的な差がなくなる
（7）汎用の「18650」は大型電池で主流にならない
（8）定置型電池は電気自動車用がメインとなる
（9）電池生産は一極集中型から地産地消型へ
（10）政府の支援策が電池の市場成長を促す

3.世界を牽引する電池メーカーの企業戦略
・中国メーカー（BYD，天津力神，万向集団）
・韓国メーカー（LG Chem，Samsungグループ）
・米国メーカー（EnerDel）
・日本メーカー（日産グループ，三洋電機）

4.蓄電池の低コスト化，高性能化を牽引する応用技術開発
＜中国＞
・中国のエコカー戦略と技術・市場動向
・「EVS25」にみる中国製EV/PHEV
・中国電池メーカーによる定置型蓄電池の事例
＜米国＞
・米国のエコカー戦略と技術・市場動向
・「LA Autoshow」にみる米国製EV/PHEV
・米国におけるプラグインハイブリッド車の開発
・米国における蓄電技術の動向
＜日本＞
・日本のエコカー戦略と技術・市場動向
・日本の大手自動車メーカーによるEV/PHEV開発動向
・日本におけるコンバートEVの開発動向
・日本企業の定置型蓄電池の取り組み

5.電池設計の要となるBMS（battery management system）技術
（1）BMSの目的と手法
・BMSを使用する目的
・BMS技術の概要および基本的な手法
・BMSのコスト試算および考察
日産自動車「リーフ」
三菱自動車「i-MiEV」

（2）BMSの技術開発および企業動向
・市販BMSや各企業によるBMS技術の動向
BMSの開発主体
事例:中国製の市販BMS
・「18650型」セル使用電池パックとBMS
事例:Tesla Motors社
・アクティブバランス技術
事例:FDK/NEDO

（3）電池管理ICメーカーの特徴と技術の差異化要因
・BMS用ICの概要と技術動向
・主要BMS用ICメーカーのBMS製品と技術
米Linear Technology
米Maxim Integrated Products
米Texas Instruments
OKIセミコンダクタ

6.資料集
・中国自動車業界動向（自動車メーカーの実績・シェア，生産拠点，政府の政策）
・EV関連の新興企業提携動向（中国新興企業，欧米ベンチャーなど）

※内容等は予定です。変更となる場合がございますので予めご了承ください。


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■発行：日経クリーンテック研究所 ■調査：テクノアソシエーツ
■A4変型判・約180ページ ■2011年2月23日発行
■定 価：241,500円（税込）
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本セミナーは，調査分析レポート「2015年に蓄電池業界はこうなる～10の論点で
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情報も提供します。さらに，質疑応答，意見交換を通じて知見を深めていただく
ことで，本書を今後の事業活動の判断材料として有効活用していただければ幸い
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■日時：4/15、5/20の開催を予定しております。
詳しくは参加申込書をご覧ください。
■会場：テクノアソシエーツ セミナールーム
（東京都港区赤坂2-17-22 赤坂ツインタワー東館17F）
■参加対象：「2015年に蓄電池業界はこうなる」購入者
（※セミナー参加は1部につき2名までとさせていただきます。）
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に同封してお届けいたします。
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期間は，通常3～7日です。お届けする地域によって異なります。）
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日経BP社の電子・機械系技術誌の専門記者や，次世代電池分野の第一線で活躍する専門家らが解説した厳選記事を収録。電動車両向けの次世代電池として有望視されているLiイオン2次電池,次世代の2次電池，大容量キャパシタについて，基本原理から最新技術動向，市場動向まで紹介しています。Tech-On!デジタルライブラリは，読みたい記事だけを選んで，数ページのPDFファイルで，手軽にご購入いただけるサービスです。ぜひご活用ください。
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◎「次世代電池 記事セレクション」記事の例

【クルマへの応用】
■多様化する燃料電池車の水素貯蔵技術 500円（税込）
■電池の大型市場としての電気自動車の可能性 800円（税込）
■クルマの王座奪還へ，電動車両に託す米国 500円（税込）

【Liイオン2次電池】
■電気自動車/ハイブリッド車向けLiイオン2次電池の市場動向 800円（税込）
■Liイオン2次電池正極材料の新しい可能性 800円（税込）
■車載Liイオン電池，安全性確保に試行錯誤 500円（税込）
■安全で超寿命の新型2次電池「SCiB」 800円（税込）

【次世代電池】
■ポストLiイオン電池，新型リチウム-空気電池の開発 800円（税込）
■電池の性能を左右する次世代の負極材料 800円（税込）
■ポストLiイオンを狙い，日米で電池開発が加速 800円（税込）

【キャパシタ】
■キャパシタの高エネルギー密度化・大容量化 800円（税込）
■電気2重層を駆逐するか，Liイオン・キャパシタ 500円（税込）
■自動車用途を目指した大電流に耐える低抵抗のキャパシタ 800円（税込）

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規制仕分け、急速充電器の電力契約「複数結べるよう見直し」

政府の行政刷新会議は７日午後の「規制仕分け」で、電気自動車向け急速充電器の電力契約規制について「同一敷地内で複数の需給契約を結べるよう必要な見直しを行うべき」との結論を示した。現在は同一敷地内で電力契約を１件しか結べないことから、急速充電器の設置が進まず電気自動車の普及が遅れている原因の一つとされている。
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Developing Locomotive-sized Supercapacitors

Railpower locomotive offers improved energy efficiency of up to 60% fuel savings and 80% reduction in NOx emissions. Photo courtesy of Railpower.
Harry Valentine considers the advantages of a supercapacitor-powered 'slug' unit. By Harry Valentine

Open Access Article Originally Published: March 03, 2011
There is much ongoing research being aimed at developing super capacitor energy storage devices for automotive transportation applications. Most of this research is aimed at developing super capacitors for use in transportation applications where power-to-weight ratios are quite substantial. As transportation vehicles increase in magnitude, the power-to-weight ratio decreases significantly.

There are a few ready markets for cost competitive, large-scale super capacitor energy storage devices that may be applied to such applications as railway traction operations. While hybrid and battery powered industrial and shunting locomotive depend on lead-acid battery technologies, these batteries do not deliver a surge of power and can only be recharged over extended time durations. The addition of super capacitors could greatly enhance the performance of battery-powered locomotives, except that technology of such magnitude is currently unavailable.

Research into super capacitors has indicated that bi-metallic oxides can store large amounts of energy. For applications such as railway shunting and railway commuter train services, banks of mega-sized super capacitors would need to store energy in low-cost bi-metallic oxides. One such oxide ore actually occurs quite naturally in the bedrock of Madagascar. Its technical name is ILMENITE (iron titanate FeTiO3) and will store considerably fewer watt-hours per kilogram as barium titanate.

Another naturally occurring iron-based mineral is the bi-metallic oxide known as chromite (FeCr2O4). Like ilmenite, it may also have possible application in large-scale super capacitors intended for severe service applications. The molecule barium chromate (BaCrO4) is produced in large quantities at competitive prices across China and India. It is also a bi-metallic oxide capable of holding an electrostatic charge in a large-scale, commercial transportation application.

The engine of a family car that weighs 2500-lb may produce an output of some 75-Hp to 100-Hp output. Engines of 150-Hp to 200-Hp have powered buses that weigh some 25,000-lb. A locomotive of 2500-Hp may pull a passenger train that weighs some 750,000-lb. An engine of some 24,000-Hp may propel a container ship of some 25,000-metric tons deadweight (55,000,000-lbs). As the size of the transportation technology increases, the power-to-weight ratio decreases.

In large-scale transportation applications, the power-to-weight ratio is a fraction of that of a private automobile. There may actually be a market for a super capacitor that can store enough energy to move a train over a short distance. In railway shunting service, the energy stored in a super capacitor way be sufficient to move a train from a standing stop to maximum shunting speed. As the train reaches shunting speed, the batteries would blend in to keep the train traveling at constant speed.

In railway freight operations, there exists a traction technology called a “slug” unit. It is essentially the chassis and traction technology of a diesel-electric locomotive that receives electrical power from a companion diesel-electric locomotive. Several American railways use ballasted slug units to provide additional traction to pull heavy freight trains. The slug unit may be the ideal candidate for large-scale super capacitor technology that stores energy in low-cost, naturally occurring bi-metallic oxides.

The weight of the energy storage units can replace the ballast in the slug units and assist to provide addition traction. A tough, rugged energy storage technology that can operate in extreme cold and extreme heat would assist several types of railway motive requirements. It would also need to quickly dump massive amounts of power into traction motors to start a heavy train and be capable of rapid recharge as the train uses electro-dynamic braking to reduce speed.

A rechargeable railway slug unit could be assigned to service assisting diesel-electric locomotive to pull heavy commuter trains. A single diesel-electric unit and a companion rechargeable slug unit may replace a compliment of 2 x diesel-electric units on a multi-stop 12-coach commuter train. In service, the rechargeable slug unit would absorb energy as the train slows to a stop. That energy may provide 60% to 65% of the energy needed to accelerate the train. During the service stop, the slug unit would also receive additional energy from the companion diesel locomotive.

A rechargeable slug unit may also operate as a companion to an electric locomotive, absorbing deceleration energy and recharging during service stops. Electric locomotives cause severe power swings on the distribution grid. During acceleration, the electric locomotive could draw minimal energy from the power grid as the stored energy in the rechargeable slug unit provides energy to accelerate the train. Power from the grid would gently blend in as the train reaches its cruising speed.

A large rechargeable slug locomotive equipped with 6-axles and a driving cab may be assigned to a commuter train of 7 x bi-level coaches. The locomotive may weigh some 350,000-lb (158,000-kg) and store energy in some 25,000-kg of ilmenite from the mines of Madagascar. It may store some 80 to 100-Watt-hours per kilogram (w-h/kg) of energy, or 2000 to 2500 kW-hr of power, enough to propel the train for a distance of up to 30-miles at a speed of 40-miles power hour. Should the train make a service stop every few miles, it may partially recharge at the stations during the stops.

Conclusions:

While much research is focused on developing a super capacitor technology capable of propelling an automobile for some 100-miles or more, there is possible opportunity to develop mega-scale super capacitor technology for railway traction applications. Such technology could store electrostatic energy using low-cost, naturally occurring ores and minerals. While such storage technology may not provide the energy storage densities of a barium titanate super capacitor, they may do the required tasks in a variety of railway traction applications.

END STORY



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【二次電池展】FDK，ハイブリッド車向けLiイオン・キャパシタのモジュールを出展

2011/03/03 21:33狩集 浩志＝日経エレクトロニクス 次代の製品開発の技術課題を解決する加工技術

FDKが展示したHEV向けLiイオン・キャパシタ・モジュール
[クリックすると拡大した画像が開きます]　FDKは，「第2回 国際二次電池展」（2011年3月2～4日，東京ビッグサイト）にハイブリッド車（HEV）向けLiイオン・キャパシタ・モジュールを参考出品した。10万回以上の充放電サイクル特性を備えるほか，大電流（高レート）での充放電時でも電圧で充放電状態を把握できることから，HEVに向くとする。

　FDKによれば，モジュール1個で現状のマイルド・ハイブリッド車，モジュール2個で現状のストロング・ハイブリッド車を駆動できるとする。展示したモジュールは，外形寸法が400mm×400mm×90mm，容積が約14.4L，重さが25kgである。保護回路とセルの均等化回路を内蔵している。容量は240Whで，充放電の電圧範囲は144～72V。モジュールにはセルは36個のセルを搭載している。セルの静電容量は4000F。充放電の電圧範囲は3.8～2.2Vとなる。

　現状のHEVでは，Ni水素2次電池やLiイオン2次電池を用いるが，電池が劣化しないように放電深度を40％程度に抑えている。そのため，実際の車両には，実使用量の2倍以上の容量の電池を搭載している。例えば，ホンダの「インサイト」には580WhのNi水素電池を搭載しているが，実使用量は232Wh程度となる。

　これに対して，Liイオン・キャパシタを用いると，100％の放電深度で利用できることから，実使用量分のキャパシタを搭載すれば済む。さらに，実使用量が同じとなる容量を搭載した場合，Liイオン・キャパシタはNi水素2次電池やLiイオン2次電池よりも出力特性に優れるとしている。

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Just One Sector – Fuel Efficiency Pure Plays

John Petersen

In 1789 Benjamin Franklin wrote "in this world nothing is certain but death and taxes." Today he probably would have written "in this world nothing is certain but death, taxes and rising oil prices." There's no escaping the misery, but astute investors who take the time to understand the fundamental trends can profit as the misery unfolds. For the short term, I'm convinced the biggest opportunities will be in fuel efficiency technologies for cars and light trucks.

After 20 years of complacent stagnation, the US started to get serious about light-duty vehicle fuel efficiency in 2005 and has made solid progress with improvements in the 14% to 18% range. The rate of change will ramp rapidly over the next five years as aggressive new CAFE standards that were adopted in April 2010 take effect. The following graph provides an at a glance summary of new light-duty vehicle fuel efficiency over the last 30 years and new fuel efficiency standards for the next five years.



In their 2010 adopting release for the new CAFE rules, the NHTSA and EPA identified three fuel efficiency technologies that would play crucial roles in automakers' efforts to meet the new standards (page 484):

Efficiency Technology Fuel Savings
Penetration

Gasoline direct fuel injection
4%
60%

Dual clutch transmissions
7%
55%

Stop-start idle elimination
8%
42%


The usual diversified group of first tier manufacturers of automobiles and component systems will control two of the three technologies. Only one, stop-start idle elimination, offers a pure-play opportunity with a certain outcome.

Stop-start is the most sensible fuel efficiency technology you can imagine – turn off the engine while the car is stopped in traffic. While the concept is simple, implementation is a beast because drivers typically want their sound systems, climate control, lights and other accessories to keep working when the engine is off. Therefore, the key enabling technology for start-stop systems is a better starter battery.

Traditionally, a battery had to start a car once during a normal trip. With a stop-start system, however, the battery has to start the engine an average of once per mile and carry critical accessory loads while the engine is off. For a one-minute engine-off cycle, the accessories will demand ten times as much energy as the starter. For a 15-mile commute with one engine-off cycle per mile, the battery will have to deliver 165 times the energy that it would in a car without stop-start. The battery load is immense, but an optimized stop-start system can slash fuel consumption in city driving by up to 15% and do it for an incremental capital investment in the $400 to $800 range.

The normal flooded lead-acid batteries we've used for decades simply can't stand up to the demands of stop-start systems. That reality has forced automakers to rely on cut-out systems that disable the stop-start function when the battery's state of charge falls below a minimum level, and won't re-enable the stop-start function until the battery recovers an acceptable state of charge. The result is stop-start systems that don't function anywhere near peak efficiency. To minimize problems, automakers are currently using dual battery systems and upgrading to absorbed glass mat, or AGM, batteries.

In recognition of the shortcomings of flooded batteries, the leading battery manufacturers are building new AGM battery production capacity at a blistering pace. In 2007, Johnson Controls (JCI), the world's biggest battery manufacturer, had global production capacity for 400,000 AGM batteries per year. Their announced expansion projects will boost that capacity to 11.2 million AGM batteries per year by 2014 and further expansions in the US are being discussed. Exide Technologies (XIDE) is also on an expansion spree that will boost its AGM battery capacity from 500,000 units in 2009 to 3.5 million units in 2013. On a worldwide basis, Lux Research forecasts that AGM battery demand will soar by 800% over the next five years, from three million units in 2010 to 27 million units in 2015. As they substitute higher margin AGM batteries for lower margin flooded batteries, the revenues and margins of leading battery manufacturers including JCI, Exide and to a lesser extent Enersys (ENS) will soar. Their stock prices will follow suit.

While AGM batteries are currently the best available technology for stop-start systems, they are far from ideal because their ability to recover an optimal state of charge deteriorates rapidly as the battery ages. Using simulation protocols from BMW and Ford, researchers have learned that the time required for an AGM battery to recover from an engine-off event increases from 50 to 60 seconds with a new battery to 4 or 5 minutes with a battery that's been in service for six months. The bottom line is automakers need a better solution than AGM batteries. Until a better solution comes along, however, the AGM battery will reign supreme as the battery of choice for the stop-start market.

The two principal contenders for "better solution" honors are:

A multi-component system from Continental AG and Maxwell Technologies (MXWL) that combines an AGM battery, a small supercapacitor module and associated control electronics in a system that eliminates the voltage drops and black screens that commonly occur when the starter engages at the end of an engine-off cycle; and
The third generation lead-carbon battery from Axion Power International (AXPW.OB) that replaces the lead-based negative electrode in a conventional AGM battery with a carbon electrode assembly that boosts cycle life by 400% and provides consistent charge recovery times of about 35 seconds through four years of simulated use.
The Maxwell - Continental system is available now and was recently selected by PSA Peugeot Citroën for use in Citroën C4 and C5 diesels featuring PSA's e-HDi second generation micro hybrid system. With an estimated three-year value in the $50 million range, this design win should provide a significant boost for Maxwell's top-line revenue. Despite its advantages, however, the Maxwell - Continental system is not an ideal solution because the supercapacitor can slow but it can't stop the deterioration of the AGM battery it's paired with. So over time, vehicles equipped with the Maxwell-Continental system will suffer the same kind of performance degradation that all other stop-start systems exhibit.

The most promising solution to the challenges of stop-start, the PbC® battery from Axion, is in the final development stages and won't be ready for a large-scale commercial rollout until 2012. Axion is currently installing a second-generation fabrication line for their serially patented carbon electrode assemblies and potential customers should begin validation testing on the new fabrication processes and equipment soon. Once its potential customers validate the fabrication process, the last major step will be to build additional electrode fabrication capacity so that Axion can manufacture PbC batteries on its own AGM battery line and sell electrode assemblies to other AGM manufacturers. Since the PbC electrodes are designed to work as plug-and-play replacements for traditional lead-based electrodes, Axion should be uniquely positioned to leverage existing AGM battery manufacturing capacity while giving other battery manufacturers the opportunity to sell a premium product to their existing customers.

While the PbC battery is still a development stage technology and Axion is just barely out of the nano-cap range with a $60 million market capitalization, its roster of disclosed industry relationships is extraordinary. Axion has longstanding relationships with both East Penn Manufacturing and Exide, the second and third largest AGM battery manufacturers in North America; it has a service contract to develop a battery management system for Norfolk Southern (NS) which wants to retrofit a portion of its 3,500 unit locomotive fleet with hybrid drive; and the PbC battery has demonstrated exceptional performance during 18 months of testing by BMW, the industry leader in stop-start with over a million EfficientDynamics vehicles on the road today. In over 30 years as a small company securities lawyer, I've never seen another company that was able to generate a comparable level of interest and involvement from the giants in its industry.

The energy storage sector offers a wide range of fuel efficiency pure plays. The following table provides summary data on key financial (in millions) and market metrics that I consider important. While JCI is not technically an energy storage pure play because of its diversified operations in auto parts and building efficiency, I've included it in this list because 14.6% of its revenues and 52.5% its earnings are derived from battery manufacturing operations.



While I closely follow the energy storage and vehicle electrification sectors and am convinced that every manufacturer who can bring a cost-effective product to market will have more demand than it can handle, these five companies have the clearest paths to market beating growth over the next five years and are my favorites for that reason. JCI, Enersys, Exide and Maxwell have been stellar performers since December 31, 2008 with market crushing gains of 126% to 264%. Axion has been the laggard of the group, losing 39% of its market value it raised new capital in a brutal market and worked to complete the development of its promising PbC technology and start climbing out of the valley of death. For the next few years, I expect the entire group to outperform the market by a wide margin because the die is already cast.

Fuel efficiency has been a hot topic in the automotive world for the last five years and new regulations in the US and EU will provide a massive impetus for immediate change. Increasing political turmoil in oil producing regions can only add to the sense of urgency. There is a wide variety of potential long-term solutions, but short-term solutions to immediate problems are very limited. For the next five years, stop-start will be at or near the top of the list.

Disclosure: Author is a former director of Axion Power International (AXPW.OB) and holds a substantial long position in its common stock.



Just One Sector – Fuel Efficiency Pure Plays was posted on AltEnergyStocks.com.

Posted by John Petersen on February 23, 2011 05:43 AM | Just One Sector – Fuel Efficiency Pure Plays




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Shenzhen Capchem Technology 2010 Net Profit Up 56%

Wednesday 2011-02-23 15:56
February 23 – Shenzhen Capchem Technology (300037) recorded a 56.2 percent year-on-year rise in 2010 net profit to 93.93 million yuan, reports p5w.net, citing a company filing.

Sales revenue rose 49.7 percent year-on-year to 477 million yuan while earnings per share (EPS) surged 17.33 percent to 0.88 yuan.

The company capitalized on the recovery of the economy and booming demand for its downstream products, leading to rapid rise in sales of aluminum electrolysis capacitor chemical products and lithium ion batteries.

The company’s new business of solid macromolecule capacitor chemical products and super capacitor electrolytes also pushed sales up.

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Novel Energy Storage Device: porous silicon ultracapacitor with ...

Nanotechnology News
Current supercapacitor technology is too expensive, costing about 0.5c/F ($1.28/kJ) ... A supercapacitor is a galvanic cell, where the aluminum (Al) current ... ---
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電気自動車が蓄電池産業をリードする

[2011/02/24]
　蓄電池産業はかつてないほどの試練とチャンスを迎えている。これまでの蓄電池は、電子機器の小型軽量化を実現するための補完的な役割に過ぎなかった。電気自動車（EV）では、電池が性能やコストに直接かかわる中心的な存在となる。そこで蓄電池に求められるレベルは、数量、コスト、技術のすべて面で従来とはケタ違いのものとなる。電池メーカーにとって超えるべきハードルは高いが、それをクリアすることで定置用などEV以外への応用展開も容易となり、大規模な成長市場の恩恵が受けられる。

1台のEVで携帯電話7000個分
　EVが求めるのは、第1に“数量”である。電池の搭載容量で比較すると、1台のEVに搭載する電池は携帯電話機の電池の約7000個分に相当する。また自動車電池セルは、ノート・パソコン（PC）などに使われる汎用の「18650型」電池セルと比較すると10～20倍の容量がある。日産自動車が2012年に計画する「50万台」の電池生産体制は、現在の「18650型」の世界出荷量全体（6GWh）の2倍の規模（12GWh）に相当する。世界の主要8社の生産計画を合わせると、2011年ですでに6GWhを超え、2015年にはその約8倍の47GWhに達する（図1）。主要8社が占めるシェアを約80％とすると2015年の世界市場は60GWhとなり、現在の「18650型」の10倍、EV換算で300万台分となる。
　電池メーカーはこれだけの規模を視野に入れて投資をしないとコスト競争力で勝てない。1工場当たりの投資額もかつては数十億円程度だったのが数百億円、場合によっては数千億円に膨らみ、その投資判断をするだけの顧客をつかまなければならない。

図１　主要8社の自動車用電池生産量
「2015年に蓄電池業界はこうなる～10の視点で蓄電池の将来を予測～」（発行：日経BPクリーンテック研究所、調査：テクノアソシエーツ）から引用。


Wh当たりで鉛蓄電池と同等に
　第2に、“コスト”である。BMS（battery management system）を含む自動車用電池システムの目標値は「20円/Wh」である。これを実現すれば普通乗用車のEV（20kWh搭載）で現在のハイブリッド車（HEV）並みとなる200万円前後の価格設定が可能になる。汎用の「18650型」はBMSを含まない電池セルのみで、1994年の300円/Whから2008年には22円/Whと、年率で17％のコストダウンを実現してきた。低コスト化で先行する電池メーカーは、BMS込みの自動車用電池で、2010年の時点で50円/Whを達成していると見られる。2015年には「20円/Wh」も射程に入り、これは「18650型」と同じ17％のペースのコストダウンとなる（図2）。これを達成することにより、2015年でLiイオン電池の大型蓄電池システムはPb（鉛）蓄電池と同等のコストとなる。

図２　主要各社の自動車用電池のコスト推移
「2015年に蓄電池業界はこうなる～10の視点で蓄電池の将来を予測～」（発行：日経BPクリーンテック研究所、調査：テクノアソシエーツ）から引用。


性能と安全性のバランスを確保
　第3に、“技術”である。まずEVは使用環境が厳しい。使用温度範囲は、民生機器が0～40℃に対し、EVは－30℃～＋60℃（自動車内部）と広く、それを電池に適正な＋15℃～＋45℃に収めるような熱設計が求められる。さらに、EVでは継続的な振動にさらされる。このため、振動に伴う接続不良が生じないような構造設計が必要となる。
　さらに性能と安全性の両立である。EVでは電池容量が大きいほど航続距離が長くなるため、エネルギー密度（重量または体積当たりの容量）が高いほど良い。しかし、一般的に電池はエネルギー密度が高くなるほど安全性が低下する傾向がある。特にEVは1台に搭載する容量が大きいため、安全対策の優先度は高い。このため、電池開発では民生機器の場合はエネルギー密度優先だったが、EVではエネルギー密度と安全性のバランスをとらなければならないといった違いがある。
　また、EVは電池寿命に対する要求も高い。民生機器用は「3年」の寿命でカバーできるが、EVは「10年」と3倍以上の開きがある。このため、電池セルとBMSの両方の技術革新が求められる。電池セルでは劣化が少ない材料の選択が必須となる。BMSでは電池セルごとに充放電管理をすることから、大量の電池セルを使うEVではコストが上昇しやすい。このため、制御回路の簡素化や、部品の共通化などの工夫が重要となる。

　テクノアソシエーツは、EVの動向を踏まえた蓄電池の市場、コスト、技術に関連する10の論点を抽出、2015年までに起こる蓄電池業界のトレンドを予測し、調査レポート「2015年に蓄電池業界はこうなる」（発行：日経BPクリーンテック研究所）としてまとめた。そこからは、各メーカーのグローバル競争の行方が予想できるだけでなく、蓄電池業界で今後取り組むべき様々な課題が見えてくる。

（テクノアソシエーツ　朝倉博史）


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東北大、高性能スーパーキャパシタを開発

図1 開発したスーパーキャパシタの外観

東北大学 原子分子材料科学高等研究機構の陳明偉教授の研究グループは、3次元ナノポーラス金属/酸化物ハイブリッド電極を用いた高性能電気化学キャパシタの開発に成功したことを発表した。同研究成果は2011年2月20日(英国時間)、英国科学雑誌「Nature Nanotechnology」のオンライン速報版に掲載された。

電気二重層キャパシタ(もしくはスーパーキャパシタ)は、高出力と長寿命を併せ持ち、ボータブル機器からハイブリッド電気自動車まで幅広く応用されるようになってきている。スーパーキャパシタは高電力供給元ではあるが、それらのエネルギー密度は従来の電池や多くのアプリケーションで必要とされる値には届いておらず、例えば、従来のスーパーキャパシタの貯蔵エネルギー密度は約100F/cm3(もしくは150F/g)程度であった。これは、マンガン酸化物(MnO2)のような擬似容量金属酸化物をスーパーキャパシタ中の電極として使うことが有効である一方、MnO2の電気伝導性の悪さ(10-5-10-6S cm-1)がネックとなり、十分な性能を発揮できなかったためである。

研究グループでは、高性能スーパーキャパシタへの応用のため、新規ナノポーラス金属/酸化物(Au/MnO2)ハイブリッド電極材料を開発。同ハイブリッド材料は、独立した3次元ナノポーラス金薄膜にナノ結晶MnO2を無電解めっきして得たもので、MnO2の電析量(厚さ)はめっき時間で制御することが可能となっている。

図2の(a)に記されたナノポーラス金/MnO2ハイブリッド薄膜の典型的な透過電子顕微鏡像を見ると、ナノ結晶MnO2が一様にナノポーラス上にめっきされていることがわかる。

図2 ナノポーラス金属/酸化物(Au/MnO2)ハイブリッド電極材料の。(a)透過電子顕微鏡像、(b)走査型透過電子顕微鏡像、(c)スーパーキャパシタの構成図

また、Au/MnO2界面の走査型透過電子顕微鏡像では、ナノ結晶MnO2が金のリガメントにエピタキシャル成長している様子が観察され、化学結合した金属/酸化物界面が形成されていることがわかる。

ナノ結晶MnO2と金の良好な密着により、このハイブリッド材料の電気伝導性は改善され、電気化学測定により、このハイブリッド電極材料は1160F/cm3(601F/g)の電力・エネルギー密度、および繰り返し使用に対する高い安定性を有していることが判明した。

これにより、開発したハイブリッド材料が、その高比容量と高充放電率から、高エネルギー貯蔵密度と高度な電力供給を併せ持つ次世代のスーパーキャパシタの候補になることが期待できると研究グループでは指摘しており、今後は貴金属である金をナノポーラス銅のような安価な材料で置き換え、安価かつ高性能なスーパーキャパシタの開発に取り組む予定としている。
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＜研究に関すること問い合わせ先＞
陳 明偉（チン ミンウェイ）
東北大学原子分子材料科学高等研究機構・教授
〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平２-１-１
Tel：022-217-5992 Fax：022-217-5955
秘書室022-217-5959
E-mail：mwchen@wpi-aimr.tohoku.ac.jp
http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/chen_labo/


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単層CNT“量産品”を安定供給し、応用製品開発を本格的に支援します-日本ゼオン 取締役・執行役員常務 荒川公平氏

2011/02/07 16:00丸山 正明=技術ジャーナリスト 　 産業技術総合研究所と日本ゼオンは、単層CNT（カーボン・ナノチューブ）の“量産サンプル品”を、用途開発を進めている企業に2011年4月から安定して供給するために、その生産態勢を固めている。

　日本企業が、ナノテクノロジーの典型的な材料であるCNTを応用した新製品を海外企業に先駆けて事業化するためには、安定した量産品質の単層CNTをkg単位で安価に供給する材料企業がないことには始まらない。CNT応用製品の仕様を固めることができないうえに、事業化の採算試算もできないからだ。このCNT量産品を安定して安価に供給する材料企業として、日本ゼオンが手を挙げ、その実証プラントを、2010年12月下旬に産総研のつくばセンター（茨城県つくば市）の敷地内に完成させた。現在、その慣らし運転中だ。化学メーカーであっても、本来、炭素系材料メーカーではない日本ゼオンが単層CNTを量産する事業に進出したのは、同社の荒川公平取締役・執行役員常務の存在が大きかったようだ。荒川取締役は、同社と産総研が単層CNTの量産を共同研究するキーマンを務めている。

　単層CNTは、産総研のナノカーボン応用研究センターのセンター長を現在務める飯島澄男氏が1993年に発見した。そして、2004年には同センターの畠賢治上席研究員が高純度な単層CNTを高効率で量産できる「スーパーグロース合成法」を発見し、その量産化に向けた研究開発を進めてきた。

　産総研と日本ゼオンが、スーパーグロース合成法を基にした単層CNTの量産実証プラントを稼働させ、2011年4月から単層CNTの量産品をサンプル供給することで、日本企業は単層CNTの応用製品を事業化する足がかりを得ることになる。この単層CNTの量産品供給は、日本の産業競争力強化につながるイノベーション創出の契機の一つになると、期待が高まっている。

　今回稼働し始めた、単層CNT量産事業を目指す実証プラントの日本ゼオン側の責任者である荒川取締役に、今後の事業展開の見通しなどを聞いた。


日本ゼオンの荒川公平取締役・執行役員常務　2010年5月末に、産総研と企業5社の合計6機関は「単層カーボンナノチューブ融合新材料開発機構」という技術組合（東京都千代田区）を設立した。組合員として参加した企業は、日本ゼオン、帝人、住友精密工業、東レ、日本電気（NEC）の5社である。日本ゼオンが単層CNTを安定供給し、残りの4社が単層CNTの用途開発を担当する仕組みだ。同技術組合の理事長には、日本ゼオンの古河直純代表取締役社長が就任した。

　同技術組合は発足直後に、経済産業省からの委託事業「低炭素社会を実現する超軽量・高強度融合材料プロジェクト」を本格稼働させた。研究開発期間は5年間の予定で、2010年度の研究開発予算は約15億円である。

　さらに、日本ゼオンは産総研と日本ケミコンと共同で「カーボンナノチューブキャパシタ開発プロジェクト」を、経産省傘下の新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託事業として平成18年度～22年度（2006年～2010年度）の5年計画で進めている。高性能な電気二重層キャパシターの実用化を目指したものだ。同プロジェクトのプロジェクトリーダーは荒川取締役が務めている。このプロジェクトの5年間の研究開発予算は約15億円である。

　日本ゼオンは、単層CNT応用の共同研究している相手企業向けに、単層CNTの量産品をまず供給する予定だ。各社はそれぞれ、単層CNTが本来持っている、優れた引っ張り強さや熱伝導率、電気伝導度などの性質を活かした応用製品の実用化を目指している。例えば、住友精密は単層CNTを分散させたアルミニウム合金複合材料の焼結体を試作し、熱伝導率を3倍向上させる成果を上げ、放熱用途などを検討している。また、日本ケミコンは高エネルギー密度と高出力を備えた単層CNT利用の電気二重層キャパシターを試作し、用途開発を図っている。

　同時に日本ゼオンは現在、共同研究している企業以外で、単層CNTの用途開発を図る企業に対しても、単層CNTの量産品を供給する構えだ。その際に、スーパーグロース法を基にした単層CNTの量産実証プラントの所有者は日本の行政府であるために「原則、利益は出せない」という基本ルールがあるため、サンプル価格をどう定めるかが検討課題になる。ただし、必要経費などの実費は徴収できる見通しなので、現在、単層CNT量産品を提供する際の“実費”を見積もっているもようである。

　単層CNTの価格は高純度や品質の度合いによって、かなり異なる。純度が90％以上の高純度の単層CNTは、米国やオーストリア、中国などのベンチャー企業などが1g当たり数万から20数万円で販売している。時には、同1万円以下のものもあるにはあるが、これは単層CNTの含有率が60％程度と低い品質のもので対象にはならない。

　今回、日本ゼオンは単層CNTの量産実証プラントを用いて、「外径が2～3nm、長さが100μm以上、比表面積1000m2/g以上で、成分のほぼ100％が単層CNTである高純度・高品質な量産品を1g当たり1万円以下で安定供給することを目指している」という。将来の安定供給時の価格を前提にした量産サンプル”品の当面の価格である。量産時には一層の低価格化を図る計画だ。

PPM単位で水を添加するスーパーグロース合成法を基に量産化
今回稼働させる、単層CNTの量産実証プラントの基になったスーパーグロース合成法は、2004年に発明された。産総研ナノカーボン応用研究センターの畠上席研究員は、CNT製造時の触媒となる鉄微粒子をケイ素製基板の上に塗布し、CVD（化学蒸着）法によって単層CNTを作成する際に、原料ガス（エチレンC2H4など）にごく少量の水分を添加することを試みてみた。

　すると、単層CNTが基板の上に垂直に、雨後の竹の子のように高密度で生えた。単層CNTの高さは2.5mmと長かった。生成した単層CNTを調べてみると、「単位触媒当たりの単層CNTの生成量が、従来法の数100倍と高効率だった」（畠上席研究員）という。しかも、単層CNTは純度が99.5％と非常に高純度だった。不純物であるアモルファスカーボン微粒子などが含まれていない高純度な点も、高性能な用途開発向けには好都合だった。

　水分をppm単位で原料ガスに添加すると、触媒の効率が大幅に高まる仕組みは、「水分が鉄などの触媒微粒子表面をクリーニングし続ける効果を発揮している」と、畠上席研究員は推論する。この水分を微量に添加する製造法であるスーパーグロース合成法は単層CNTの量産法として、「単層CNTの大幅なコストダウンが可能」と判断し、ナノカーボン応用研究センターは日本ゼオンと共同で量産化の共同研究を始めた。

　産総研ナノカーボン応用研究センターが日本ゼオンを量産化の共同研究相手に選んだ理由は、荒川取締役が日本ゼオンにいたからだった。荒川氏は東京大学大学院を修了後に、日機装に入社し、CNTの研究開発に従事した。その結果、気相流動法というCNTの連続製造プロセスの研究開発で成果を上げたことが、CNTの研究開発者にはよく知られていた。その荒川氏は途中、他社を挟んで、2002年に日本ゼオンに転職し、2003年7月には取締役になっていた。

　日機装時代の荒川氏の研究開発成果をよく知っていた、ナノカーボン応用研究センターの湯村守雄副研究センター長たちは、日本ゼオンに共同研究を打診し、快諾を得たようだ。この結果、2006年度から「カーボンナノチューブキャパシタ開発プロジェクト」がスタートした。このプロジェクトの出口が、単層CNTの量産を目指した実証プラントの設立と運営だった。

　この実証プラントは、高純度・高品質な単層CNTの量産品を1g当たり1万円以下で安定供給するために、低コスト化プロセスを大胆に導入した。従来の研究室の製造では、ケイ素基板の上に触媒微粒子をスパッタリングによってつけていた。これを、基板は金属薄板製の基板に、触媒微粒子を触媒溶液の形で塗布するやり方にと、それぞれ変更するなど、連続プロセスを前提としたやり方に切り替えた。特に、金属薄板基板（ステンレス鋼薄板）をベルトコンベアに載せる方式にした。単層CNTを生成した基板は、単層CNTが除去されると、ベルトコンベアに載って元の位置に戻って行き、合成処理を繰り返す方式とした。「金属薄板基板を再利用するベルトコンベア方式は、低コスト化に適している」と、荒川取締役は説明する。触媒となる金属微粒子も鉄以外の元素を検討している。

　単層CNTを合成する連続合成炉部分は、連続した4室で構成され、それぞれに他室のガスが混入しないようにガスシール構造をとる構造上の工夫を凝らした。この連続合成炉部分の設計は「日本ゼオン側でシミュレーションを重ね、構造などの最適化を図った」という。2010年12月下旬に、実証プラントの稼働運転を行い、単層CNTをうまくが大量合成できた時には、「産総研や日本ゼオンの担当者は胸をなで下ろした」という。

　同実証プラントは1時間当たりに単層CNTを100～150g合成できる能力を持つ。稼働時間の関係で、1日当たりの目標合成量を600gとしている。産総研と日本ゼオンは、平成23年度（2011年度）から2年間にわたって、実証プラントの安定稼働と、単層CNTの“量産品”を安定供給する実証事業に入る。平成25年度（2013年度）には、日本ゼオンは量産プラントを設けるかどうかの経営判断を下す。現時点で、世界中の単層CNTの年間需要量は約7tと見積もられている。日本ゼオンが目指す量産プラントでの年間生産量をどう設定するかは、大きな課題だろう。

　量産プラントを設置するためには、用途開発を担当する企業向けに、各社向けの仕様に応じた量産技術をそれぞれ確立し、ユーザー企業に“大口のお得意様”になってもらうことがポイントになる。各ユーザー企業の方は単層CNTの高性能を活かした製品を事業化することに成功し、国際市場で優位な事業を展開することを目指している。現在、学会などの場で公表されているものだけでも、単層CNT応用の独創的な製品の試作品は目白押しの状況だ。日本オリジナルな材料である単層CNTを基に、日本オリジナルな製品を市場に出すことで、日本の新成長戦略の一翼を担うことになるだろう。

つくばイノベーションアリーナの一角を担う
経産省と文部科学省は、欧米と肩を並べるようなナノテクノロジーの研究開発拠点を日本にも設けるため、「つくばイノベーションアリーナ」（TIAnano）と呼ぶ組織を、茨城県つくば市に作成した。2008年度から、産総研と物質・材料研究機構（NIMS）、筑波大学が中核機関となり、産業界を代表する日本経済団体連合会が加わった4者が協力してつくばイノベーションアリーナという連合研究拠点を設けた。2010年6月からはナノテクノロジーを基にしたイノベーション創出拠点として、6分野のコア研究領域で研究開発が本格稼働し始めた。　

　その6分野の一つが「カーボンナノチューブ」研究領域であり、CNTの量産実証とCNTとの融合材料開発を使命とする。この結果、単層CNTの“量産品”を安定提供する実証プラントは、同研究領域の中核を占めることになった。

　つくばイノベーションアリーナは、ナノテクノロジーの共通基盤インフラストラクチャーを整備し、企業と大学、研究機関などが互いにオープン・イノベーションを目指した産学官連携を強力に推進し、革新的な技術に根ざした新産業を育成することを目指している。この点で、単層CNTの量産品を提供する実証プラントは、大きな期待を集めている。

　その実証プラントの責任者である荒川氏は、日機装ではCNTの連続製造プロセスの研究開発、次に移籍した富士フイルムでは液晶パネルの位相差フォルムや視野角拡大フォルムの研究開発と事業化を担い、日本ゼオンに転職してからは位相差フォルムの事業化を担うなど、化学品を事業化する“仕事師”として各社で活躍してきた。

　単層CNTを用いた高性能な製品を目指す基盤研究では、日本の大学や研究機関は優れた成果を上げている。優れた要素技術が整いつつある中でも、単層CNTの量産事業に乗り出す企業はほとんど無かった。こうした状況の中で、日本ゼオンはリスクをとる決断をした。日本企業は最近、「技術開発で先行しながら、事業化で負けている」という指摘を受けている。その傍証として、東京大学妹尾（せのう）堅一郎特任教授が2009年に上梓した単行本「技術力で勝てる日本が、なぜ事業で負けるか」（ダイヤモンド社）がベストセラーになったことに現れているともいえる。日本企業は最近、新規事業起こしでリスクをとらなくなっているとの指摘も依然多い中で、日本ゼオンの挑戦は着目に値する。

　荒川氏は産総研のナノカーボン応用研究センターの担当者とともに、単層CNTの量産事業では、研究開発戦略と事業戦略、知的財産戦略の三位一体（さんみいったい）を図っている。例えば、スーパーグロース合成法の基本特許群を日本、米国、韓国、中国などにそれぞれ出願し審査請求によって成立させるなど、事業で勝つための布石を打つことに余念がない。荒川氏がイノベーターとしての本領を発揮することで、単層CNTの供給事業成功の吉報が数年後には聞かれることだろう。そのころの日本にとっても吉報になるに違いないだろう。

（注）技術組合「単層カーボンナノチューブ融合新材料開発機構」については、http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20100818/185014/ を参照。



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