2021.04.14

リチウムイオン電池の限界性能を拡張、5V以上の電圧を実用レベルで達成

これまで4V程度が上限電圧とされていたリチウムイオン電池。東京大学の研究グループは、その電圧を5V以上に引き上げることを可能にし、リチウムイオン電池のさらなる高性能化への道を開く研究成果を発表した。

東京大学の研究グループは2021年4月、従来のリチウムイオン電池よりも高い上限作動電圧を持つリチウムイオン電池の開発に成功したと発表した。上限の作動電圧が5Vを超えるリチウムイオン電池で、実用化レベルの長期安定作動が可能なことを確認したという。

　広く普及しているリチウムイオン電池だが、現状の上限作動電圧は4.3Vとされている。さらなる電池の高性能化に向けて、これを5V以上に高める研究開発が行われている。しかし「実用化レベル」とされる、充放電を1000回繰り返し行っても初期容量の80％を維持できる安定動作は実現したいなかった。その原因は高電圧作動時の電解液と、正極活物質の激しい劣化と考えられていたという。

　一方、東京大学の研究グループは、新たな劣化要因として、高電圧環境下で正極の導電性を担保するため少量添加している炭素導電助剤に注目。添加によって電解液中のアニオン（マイナスイオン）の挿入が活発に起こり、これが充放電安定性に多大な影響を及ぼすことを突き止めた。

上限作動電圧が4.3Vの従来品（左）と、5.2Vのリチウムイオン電池のイメージ図 出典：東京大学

　さらに、独自に開発した高濃度電解液とこれによるアニオン（マイナスイオン）の透過を防ぐ表面設計（保護膜形成）を適用したところ、全ての劣化要素を高度かつ同時に抑制することに成功した。高濃度だとアニオンや溶媒分子は全てリチウムイオンと強く結びついているため、炭素導電助剤への挿入を防ぐ効果が得られる。

　研究グループでは、この高濃度電解液とフッ化リン酸コバルトリチウム、黒鉛から成る高電圧リチウムイオン電池を試作。その結果、5.2Vを上限電圧とするリチウムイオン電池を実現し、1000回の充放電においても初期容量比93％維持できたという。

　この成果により、はるかに高いエネルギー密度を有する新型二次電池や、リチウムイオン電池の格段の長寿命化や高速充電化の可能性が示されたとしている。

2021.04.13

「仮想発電所」に対応する蓄電システムを導入、GSユアサが京都事業所に

GSユアサは、京都事業所内にバーチャルパワープラント（VPP）対応の電力貯蔵システム（ESS）を2021年2月に導入したと発表した。

量506.0kWh（101.2kWh×5セット）である。空調設備によりコンテナ内の温度も管理し、ESSのアベイラビリティの向上も実現した。

　同社が独自に開発したネットワークインタフェースカード「NIC」をESSに内蔵し、NICとリソースアグリゲーター間でOpen ADRプロトコルで通信し、ベースラインを大型蓄電池サーバに送信する。また、大型蓄電池サーバより受信するDR指令に基づき、パワーコンディショナを制御して充放電を行うことで電力の需給バランスを制御する。

電力制御のイメージ　出典：GSユアサ

　今回ESSを追加で設置したことにより、平常時には電力逼迫時のピークカットを行えることから、事業所の電力コストのさらなる低減を実現できるという。また、商用停電時にはESSと既存の太陽光発電システムを組み合わせて同事業所の厚生棟に電力供給を行い、大規模災害発生時の従業員の安全確保と事業継続計画（BCP）機能の向上に貢献するとしている。

2021.04.12

FIT認定の取り消しも、経産省が太陽光の「標識・柵塀」設置義務に注意喚起

経済産業省 資源エネルギーは、FIT制度において認定事業者に義務付けられている発電設備への標識や柵塀などの設置について、改めて注意喚起を行た。「依然として設置義務を順守していない事業者が多数存在しており、標識・柵塀などが未設置の設備、設置が不適切な設備の情報が多く寄せられている」という。

経済産業省 資源エネルギー庁は2021年4月1日、再生可能エネルギーの固定価格買取制度（FIT）において、認定事業者に義務付けられている発電設備への標識や柵塀などの設置について、改めて注意喚起を行た。「依然として設置義務を順守していない事業者が多数存在しており、標識・柵塀などが未設置の設備、設置が不適切な設備の情報が多く寄せられている」という。

　FITでは認定事業者に対し、発電設備または発電設備を囲う柵塀などの外側の見やすい場所に標識を掲示すること、事業に関係ない者が発電設備にみだりに近づくことがないよう、発電設備と十分な距離を確保した上で構内に容易に立ち入りできないような高さの柵塀などを設置することを義務付けている。

正しい柵塀設置の事例　出典：経済産業省

　標識や柵塀などを適切に設置していないと認められる場合は、再エネ特措法第12条に基づき指導が行われる。また、指導後にも改善されない場合は、改善命令や認定取消しの対象となる可能性があると警告している。

　また、これらの義務の順守を適正に担保するため、2021年度からは、供給開始までに標識や柵塀等を設置する旨の宣誓書の提出を申請に当たって求めることとしている。

2021.04.09

船にトヨタ「MIRAI」のシステムを搭載、ヤンマーが燃料電池船の実証試験

ヤンマーホールディングスおよびグループ会社のヤンマーパワーテクノロジーは、舶用水素燃料電池システムの実証試験を開始。トヨタ自動車「MIRAI」の燃料電池ユニットを搭載した船舶で、2025年の実用化に向け性能検証を進める。

ヤンマーホールディングスおよびグループ会社のヤンマーパワーテクノロジーは2021年3月24日、舶用水素燃料電池システムの実証試験を同日より開始したと発表した。

舶用燃料電池システム実証試験艇　出典：ヤンマーホールディングス

　両社は、将来の水素燃料を用いたパワートレインの技術開発の一環として、大分県国東市近海にて同試験を実施している。トヨタ自動車のMIRAI用燃料電池ユニットなどを組み合わせた船舶用燃料電池システムを開発し、同社製の実証試験艇に搭載して試験を開始した。

　実証試験艇は船体型式がEX38A （FCプロト艇）で、全長12.4m、全幅3.4m、総重量7.9tである。固体高分子形燃料電池モジュールを2基、70MPaの水素タンクを8本搭載しており、推進出力は250kW。

舶用燃料電池システム実証試験艇 外観および内観　出典：ヤンマーホールディングス

　同艇は、国土交通省の「水素燃料電池船の安全ガイドライン」に準拠している。両社は今後、実運用に向けた船舶特有の課題を抽出して対策を評価する他、2025年までの実用化に向けて複数台の燃料電池システムを連結した大容量パッケージを開発し、より大型の船舶への提供を図るとしている。

2021.04.08

太陽光の自家消費を低コスト化、オムロンが高圧向け一体型保護継電器を新開発

オムロン ソーシアルソリューションズ（OSS）は2021年4月から、ビルや商業施設などにおける太陽光発電の自家消費システムに向けた一体型保護継電器「K2ZC-K2RV-NPC」の販売を開始した。自家消費システム導入の低コスト化に役立つという。

　オムロン ソーシアルソリューションズ（OSS）は2021年4月から、ビルや商業施設などにおける太陽光発電の自家消費システムに向けた一体型保護継電器「K2ZC-K2RV-NPC」の販売を開始した。自家消費システム導入の低コスト化に役立つという。

新製品の一体型保護継電器「K2ZC-K2RV-NPC」　出典：オムロンソーシアルソリューションズ

　企業の脱炭素化に向けた動き加速するなか、太陽光発電を自家消費する取り組みに注目が集まっている。しかし、システムの導入に必要な機器点数が多く、配線も複雑なために設置コストが大きくなる点や、機器の取り付けスペースの確保、工期の短縮が課題になっているという。

新製品のスペック表　出典：オムロンソーシアルソリューションズ

　そこでOSSでは、高圧受電における自家消費型の太陽光発電システムに必要となる保護要素（逆電力検知機能、地絡過電圧検知機能）と、これら機器の電源バックアップ機能を一つにまとめ小型化した保護継電器「K2ZC-K2RV-NPC」を開発した。

　新製品の外形寸法は高さ138mm×横149mm×奥行き69.5mmで、設置容積は従来比で85％減少。既に太陽光発電システムを導入している施設に導入する場合でも、備え付けの受電盤内の空きスペースに設置しやすくなった。また、3つの機器をまとめたことで各種設定や設置が簡易化された他、DINレールによる設置方法を採用したことなどにより、取り付けにかかる手間や時間も削減できるという。

　新製品の標準価格は12万4000円。OSSでは3年で6000台の販売を目指す方針だ。