『マテリアル革命』2

<『マテリアル革命』2>
図書館で『マテリアル革命』というニュートンムックを手にしたのです。
素材、元素分野の研究は日本のオハコであるが・・・
中韓台に差別化を図る意味でも今後ますます研鑽に励むべき分野ではなかろうかと思うわけです。

シャープのホンハイへの身売りが取りざたされている昨今であるが、いたくナショナリズムを刺激する本ですな~♪


【マテリアル革命】
マテリアル

ムック、ニュートンプレス、2015年刊

<「BOOK」データベース>より
ムックにつき、データなし

<読む前の大使寸評>
素材、元素分野の研究は日本のオハコであるが・・・
中韓台に差別化を図る意味でも今後ますます研鑽に励むべき分野ではなかろうかと思うわけです。

rakutenマテリアル革命

このニュートンムックは読みどころが多いので(その2)として読み進めています。
とにかく、ノーベル化学賞受賞の期待が持てる日本人学者がぞろぞろ控えているようです。

ムックの冒頭にリチウムイオン電池が載っています。
材料開発の花形のような存在なんでしょうね。
p13~17
<リチウムイオン電池>
■リチウム使った電池は開発がむずかしかった
 リチウムイオン電池は、ニッケル水素電池よりもさらに小型で容量が大きく、3倍も高い電圧をもつ二次電池である。そのため、ニッケル水素電池では動かすのに数本必用だった携帯機器を1本のリチウムイオン電池で動かすことが可能になった。スマートフォンやビデオカメラ、パソコンが現在のように小型化、軽量化したのは、リチウムイオン電池登場のおかげだといえるだろう。

 そもそもリチウムは、イオン化傾向が最も大きく、最も軽い金属であるため、電池の高電圧化、小型軽量化にとって必須の負極元素だといわれてきた。
 その一方で、金属リチウムは反応性が高く、ほんの少しでも水分とふれるとはげしく発熱するとともに、水素ガスが発生して発火する危険性がある。そのため、40年ほど前から金属リチウムを負極に使った一次電池は市販化されているが、二次電池への応用は危険とされ、ほとんど実現していなかった。
(中略)
 1982年、リチウムが入った正極材料(コバルト酸リチウム)をオックスフォード大学に留学中の水島公一博士が論文に発表した。この正極材料の存在がブレイクスルーとなり、吉野彰博士は現在のリチウムイオン電池の原型を考えついたのである。
 開発されたリチウムイオン電池では、電解質には水溶液ではなく有機溶媒を使用し、負極では金属リチウムではなく、リチウム原子をカーボンの中に入れることで、反応性をおさえ、電池の安全性を高めている。

■リチウムの代わりに安くて豊富なナトリウムを使う
 エネルギー密度の大きなリチウムイオン電池の低価格化を実現することで、ナトリウム硫黄電池をこえる蓄電池をめざす研究もはじまっている。
 
 リチウムは、レアメタルの中では埋蔵資源量は多い方だが、電気自動車(約50kwh)1台に、スマートフォン(約5wh)1万台分ものリチウムイオン電池を必要とする。そのため、電気自動車の普及が本格化する数年後にはリチウムの年間産出量が需要に追いつかなく事態が懸念されている。

 そこでリチウムの代わりとして注目されているのが、周期表でリチウムの下に位置し、化学的な性質がよく似たナトリイウムである。ただし、ナトリウムを使うと電池の電圧は、リチウムを使う場合よりも0.3Vほど低下してしまう。またナトリウムはリチウムよりも、イオンの体積では2倍、重さ(原子量)では3倍かさばるために、エネルギー密度の点でリチウムに対し、大きなハンデがある。

 しかし、ナトリウムはリチウムよりも、3けた以上資源量が豊富で、安いというメリットがある。そのため、自動車や発電機用といった大型二次電池の電極としては、ナトリウムが有望な元素の候補だと考えられているのだ。

 岡田教授は「二次電池は大型になればなるほど、コストパフォーマンスにすぐれるナトリウムイオン電池の優位性が高まります。とくに経済性や安全性を考えると、電極材料に鉄系化合物や有機化合物、電解質に水溶液を使った『水系ナトリウムイオン電池』が有望です」と語る。

 これまで登場した、大電流を流せる「ニッケル水素電池」、エネルギー密度が大きい「リチウムイオン電池」、レアメタルを使わない「ナトリウム硫黄電池」という三つの代表的な二次電池は、いずれも日本の企業が世界ではじめて市販化に成功してきた。「もしこの水系ナトリウム硫黄電池が実現できれば、それらの二次電池のいいとこどりしたコストパフォーマンスの優れた二次電池として、『蓄電立国日本』を牽引する戦略デバイスになると期待しています」と岡田教授は話す。

 ナトリウムイオンを使った電池は、世界中で開発がはじまっている。すでにアメリカでは、エネルギー密度が低いものの、低コストを追求した水系ナトリウムイオンハイブリッドキャパシタの開発が進んでおり、ビル・ゲイツ氏などの投資家が多額の研究費を援助していると話題になっている。


『マテリアル革命』1

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