本文はこちら：記事抜粋226
Previously, 記事抜粋225
[2] トヨタ生産方式導入…住友金属鉱山が車載電池正極材で新工場、月産7000トンに 10/19(土) 住友金属鉱山は建設中の車載用二次電池向け正極材の新工場で、試作品の製造用に１ラインを稼働した。磯浦工場（愛媛県新居浜市）近隣の遊休地に設けるニッケル系正極材の新工場は製造プロセスの自動化を図った拠点で、設備の大部分が完成している。顧客へのサンプル提供・評価段階へと進めることで生産設備を整え、認定の取得を経て２０２４年度内の商業生産開始を予定する。
三元系だが、Niは枯渇懸念が有ってな・・・。
まあ、HEV用なら使う量はたかが知れてるからいいんだが。
BEV用だと、高級BEV用にちょっとだけってことになるんだろうな。
新工場はトヨタ生産方式（ＴＰＳ）の導入に加えて、製造プロセスの自動化を進めることで生産効率の向上を目指す。住友金属鉱山は２０年頃からＴＰＳを取り入れているが、工場の建設段階からＴＰＳの考え方を導入したのは今回が初めて。中間在庫の滞留を減らし、モノの流れを効率化。新工場の稼働により、車載用正極材の生産能力を現状の月産約５０００トンから同７０００トンに引き上げる。２７年度には、同１万トンに増加させる計画だ。
倍増、ですな。
まあ、中国の規模にはかなわんがな。
が、前述のHEV／BEV比くらいにはいいんじゃないか。
正極材の製造プロセスについても見直しを実行。原材料であるニッケルやリチウムなどの混合から焼成、最終的な梱包まで一連の工程を自動化し、ほぼ人が介在せずに完結できるようにした。従来の製造プロセスでは幾つかの工程間で人手による移動が必要だったが、製造プロセスを設計し直すことで生産効率の向上につなげる。今後は生産設備の最適なレイアウトや設置スペースを模索しながら、他拠点の自動化を視野に入れる。新工場で培ったノウハウを生かし、自動化プロセスの構築に磨きをかける。
中国も自動化投資は既にスゴイらしいからな。
[3] 「なんかかわいい…」水素燃料電池を使った次世代型“荷役運搬車”〈JMSB2024 スズキ出展ブース〉 10/16(水)
ええけど、燃料電池車って水をじゃーっと捨てなあかんやろ。倉庫内作業車としてはちょっと・・・な。港湾作業車ならいいんだが。まあ、屋外ならいいか。
2024年10月15日～18日に幕張メッセ(千葉県)で開催となった、JAPAN MOBILITY SHOW BIZWEEK 2024(ジャパンモビリティショービズウィーク2024)。東京モーターショーから生まれ変わった”ジャパンモビリティショー”の2024年版は、スタートアップ・事業会社が手を組んで、新たなビジネスを創発するイベントとして開催されることに。ここではスズキブースで気になった、注目車種をピックアップ。
写真のやつな。
拠点単位でできるエネルギーの”地産地消” スズキが本イベントで目指したのは、スタートアップ・事業会社との協働をすることで、新しい事業領域の開拓や「若者から高齢者まで、誰もが安心して移動できる、移動に困らない社会の実現」を一層推進すること。そんなスズキブースでひと際目立っていたのが、水素燃料(FC)を活用した荷役運搬車だ。まるで青いカタツムリのような(失礼)かわいらしい見た目だが、より持続可能でカーボンニュートラルな事業を展開できる、すごいクルマ。配備される現場で(太陽光や風力により)発電、水電解装置で水素を製造。貯蔵、圧縮、蓄圧を経て車両へ充填。搬送に用いることで、エネルギーの”地産地消”が可能となる。実際にスズキでは、湖西工場にて2022年末から実証実験を続けており、今回の出展で募ったビジネスは以下の通りだ。 ・スズキが開発中の燃料電池を活用したアプリケーション開発や特定の用途に特化した事業アイデアの募集 ・燃料電池のエネルギー変換効率を向上させる技術やソリューションの募集 ・燃料電池システム全体の効率を最適化するためのエネルギー管理システムの募集 ・燃料電池の製造コスト・工数を削減するための新しい材料や製造プロセスの募集 ・「小・少・軽・短・美」を実現する補機の募集 今回はあくまで参考出品であるが、今後の発展に是非期待したい。
国内でつくる水素だとこういうチマチマしたものになるんかな・・・。
ま、いずれ原油も枯渇するかもしれんしな。100年以上、先・・・。
発電用に大量に燃やす（当然、燃料電池じゃねーわ。火力発電だ。）のは相変わらず輸入が基本になってるし・・・。
再エネ増やすと、水素つくらな、電力安定供給できんか、余剰電力を捨てることが増えると思うけどな、電池じゃカバーしきれんだろ・・・。
より安全に、さまざまな方の外出機会を増やす ほかにもブースでは、電動パーソナル/マルチユースモビリティである”SUZU-RIDE/SUZU-CARGO”も参考出品された。どちらもジャパンモビリティショー2023で出品された車両で、新たに創設された特定小型原動機付自転車(一部の電動キックボードなどが該当)にあたる車両。キャンプやサーフィンなどアウトドアのちょっとした運搬にも役立ちそうだし、起伏や段差が多くても歩道を走行するシニアカーと異なり、ある程度の速度で車道端を走行可能だ。想定ビジネスとしては以下を挙げている。 ・新たなモビリティを用いた、実証先や協働パートナーの募集 ・万が一の事故を防止する/事故に備える、技術やサービスの募集 ・環境や地域へ貢献する技術の募集 ・外出機会を増やす技術などの募集
それも水素でやんの？そこはBEVでよくない？
中国にやらせたくなってきた・・・。
牛の”アレ”でクルマを走らせ大気を守る これはブース外であるが、”日本自動車工業会各社による展示”として、ワゴンR CBG車も展示されていた。CBGとは、かいつまんで言えば動植物から生まれた資源を原料とするカーボンニュートラル燃料。スズキがインドで実証実験を行っているのは、牛糞由来のそれだ。“原料”が発酵し発生したメタンを精製したもので、なんと10頭/1日分のフンで、クルマ1台/1日分のガスを精製できるという。二酸化炭素の約28倍の温室効果があるメタン。大気放出せず、燃料にできるのであればこんな素晴らしいことはない。
人間の「アレ」でもやったら？下水道有るんやし、回収できてるし。
──────────
●文/写真:月刊自家用車編集部(ヤマ) ※掲載内容は公開日時点のものであり、将来にわたってその真正性を保証するものでないこと、公開後の時間経過等に伴って内容に不備が生じる可能性があることをご了承ください。 月刊自家用車編集部
いや、スズキは日本の誇る軽自動車メーカーだし、応援したいとは思っているけど・・・。
長距離往復輸送トラックとかはな、BEVだと「電池運びてーの？荷物運びてーの？」みたいな話になるから燃料電池車でもいいのよ。鉄道もそうだけどな。いずれも、そこら中に水素ステーションをつくる必要無いし。
東芝式のリチウムイオン電池は電解液でも急速充電ができるということが世界的にもかなり認知されるようになってきたので、巡回バスとかはこれでいいだろうと思ってるし。エネルギー密度は低いが、停留所で小刻みに充電してもいいし。
タクシーがな、悩ましいけどな・・・。
[5] ホンダ「CR-V e:FCEV」出来は上々！燃料電池の未来はどうなるか？ 10/14(月) あほくせえから無視したいんだが（笑）。
俺は、①水素は再エネの調整用に使うべき、②再エネが発電用なので水素も発電に使うべき、と思っていてな。じゃないと、どうやって電力供給を安定させるんだ？
まあ、長距離往復輸送トラックとか鉄道とか「BEVはちょっとどうでしょう？」みたいなところはFC-HEVでもいいんだが。それ用に輸送燃料専用の再エネ施設が有ってもいいとは思うんだが。
ただし、燃料電池システムのコストは、先代のクラリティと比べて1/3まで下がっている。さらに今後、燃料電池システムの外販(B2B:事業者間取引)に注力することでの量産効果も期待されているのだ。 ホンダが2023年2月に公開した水素関連事業のロードマップでは、燃料電池システムを乗用車のみならず、トラックなどの商用車、定置型電源、そして建設機械向けにも外販し、2025年に2000基/年、2030年には6万基/年の需要を見込むとしている。
まあ、トラックは良し。建設機械もいいか。定置型も小規模ならいいか。中～大規模は水素火力だけどな。
乗用車は「基本的にはBEV。長距離移動が必要な場合はレンジエクステンダ用の発電機に燃料電池を使います。」でいいんじゃねーかなと前にも書いてるけどな：Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell (2020/01).
まあ、いいや。
燃料電池は長時間の連続稼働に向いており、大型ディーゼルエンジンの代替にも適しているといえる。こうした領域では、EVなどバッテリー事業との差別化がしやすい。
ですね。
一方で、乗用領域では、各種バッテリーの技術進化とコスト削減、また充電インフラの拡充などにより、旧来の「EVは短距離移動向け、FCEVは長距離移動向け」という考えが通用しなくなってきた。
Electrochemical Impedance Analysis for Fuel Cell (2020/01). にも書いたんだが、スイスが小型の水素カートリッジを使っているでしょう。これならアリかなとは思っているんだ。水素カートリッジを流通させるほうが、国中至る所に水素ステーションをつくるよりはるかに楽だしな。
トヨタがちょっとやりだしたんかな、最近。
ま、それでも「普段はBEV。遠乗りしたいときだけレンジエクステンダ―。」がいいと思うけどな。めんどくさいし、カートリッジいちいち取り外したり取り付けたり。
そうした状況で世に出た、ホンダCR-V e:FCEV。開発責任者の生駒浩一氏は、試乗の合間の意見交換の中で、「水素が(世の中で)どのように使われるのか。(また、人々が)水素をどう使いたいのか、そうした考え方が混じり合っている状況」だと、FCEVを取り巻く環境を表現した。そして、「FCEVが(世の中に)さらに広がっていくのか、今はその瀬戸際にいる」という見解を示す。さらに燃料電池が大型ディーゼルエンジンの代替に適すという認識が浸透する中で、「乗用車のFCEVという選択肢がなくていいのか、まだ(世の中に)答えがない。だからこそ、このクルマのように、ユーザーがいろいろな使い方をできるクルマが、いま必要だと思う」と、開発者としての胸の内を明かした。
ま、乗用車では勝てんと思うけど、ホンダ式では。
■まだ道半ば。さらなる議論を 今回の北海道取材を通じて、筆者は改めてエネルギーマネージメント事業の必要性を感じた。 燃料電池の外販シフトが進んでいく中で乗用FCEVが普及するには、単なる完成車販売・リース販売ではなく、エネルギーマネージメントのサービス事業として、B2Cの斬新なビジネス設計が必須だと思う。 そのためには、B2Bの知見や量産効果が生かされるだけでなく、産学官連携でこれまで以上に水素インフラのあり方について深い議論をしていく必要があるだろう。ホンダの乗用FCEVの行方を、これからもしっかり追っていきたい。 桃田 健史 :ジャーナリスト
水素カートリッジを車両用以外にも使えるように標準化して、用途を増やすんだな。
まあ、e-methaneとかe-propaneとかe-butaneとかにしてくれたほうが使いやすいが。燃やすけど（笑）。用途は増えるだろうしな。
[12] Unlocking High Capacity and Reversible Alkaline Iron Redox Using Silicate-Sodium Hydroxide Hybrid Electrolytes. First published: 19 June 2024 The authors report that the silicate-added hybrid electrolyte strongly interacts with iron oxide during charge to control the competing hydrogen evolution, thus improving conversion. In discharge, one electron transfer to Fe(OH)2/FeOOH conversion is achieved by mitigating electrochemically inactive Fe3O4 formation. Such innovation provides a path for designing effective aqueous electrolytes for enabling sustainable energy storage applications by repurposing iron rust. これが、定置型蓄電池として「うまくいったらいいがな」ってやつね。
Alkaline iron (Fe) batteries are attractive due to the high abundance, low cost, and multiple valent states of Fe but show limited columbic efficiency and storage capacity when forming electrochemically inert Fe3O4 on discharging and parasitic H2 on charging. Herein, sodium silicate is found to promote Fe(OH)2/FeOOH against Fe(OH)2/Fe3O4 conversions. Electrochemical experiments, operando X-ray characterization, and atomistic simulations reveal that improved Fe(OH)2/FeOOH conversion originates from (i) strong interaction between sodium silicate and iron oxide and (ii) silicate-induced strengthening of hydrogen-bond networks in electrolytes that inhibits water transport. Furthermore, the silicate additive suppresses hydrogen evolution by impairing energetics of water dissociation and hydroxyl de-sorption on iron surfaces. This new silicate-assisted redox chemistry mitigates H2 and Fe3O4 formation, improving storage capacity (199 mAh g−1 in half-cells) and coulombic efficiency (94 % after 400 full-cell cycles), paving a path to realizing green battery systems built from earth-abundant materials.
日本はZnを何とか使いこなす技術を確立したがちょっと大型化しづらい。
Feはデンドライトが出ないので、セラミックのセパレータを使うといったややこしいことはする必要が無く、大型化しやすい。
ただ、不活性化が問題だったわけ。
レドックスフローがこの手の用途には一番有望なんだが、バナジウムもそう入手しやすい材料ではない。非バナジウム系も研究されてはいるが、なかなかよいのが出てこない。ということで、他にもいくつか選択肢が欲しいわけ。
ちょっと、日本の水系亜鉛負極のレビューをしとこうか：次世代電池を使った自転車が登場！？亜鉛二次電池や水素燃料電池で諸課題を克服 2024年8月26日
日本碍子、FDKがZn/NiOOH（MnO2と形式を合わせて酸化型で表現しておく）だが、これがアルカリ水溶液を使う。したがってLDH焼結セパレータ（他に塗工タイプも有るがデンドライト耐性は劣る）が使える。Znデンドライトはできるが、貫通は防げる。
東京大学、京都大学は正極がMnO2で、こいつはNiOOHよりも安いのでより好ましい。こいつはアルカリ電解液も使える。この場合、LDH焼結セパレータが使える。Leclancheセル（マンガン乾電池）のような中性溶液（若干酸性にして使うが）も使えるが、この場合、LDHセパレータが使えない。
シャープはZn空気電池だがこれもアルカリ電解液を使う。
スウェーデンは木材産業の「ほぼ廃棄物」リグニンを有効活用したいということでやってるんでしょう。まあ、御好きにどうぞって話。
ちなみに、記事ではサイクル特性の比較もしているがどんなサンプルをつくって評価したかを確認しなければ、意味の無い話。
[18] Electrolyte Interphases in Aqueous Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312585 Abstract: The narrow electrochemical stability window of water poses a challenge to the development of aqueous electrolytes. In contrast to non-aqueous electrolytes, the products of water electrolysis do not contribute to the formation of a passivation layer on electrodes. As a result, aqueous electrolytes require the reactions of additional components, such as additives and co-solvents, to facilitate the formation of the desired solid electrolyte interphase (SEI) on the anode and cathode electrolyte interphase (CEI) on the cathode. This review highlights the fundamental principles and recent advancements in generating electrolyte interphases in aqueous batteries.
・・・Furthermore, our group has reported that DMC contributes to an inorganic-organic dual-layer SEI on the zinc metal anode in a 30 m ZnCl2 + 5 m LiCl + 10 m trimethylammonium chloride in H2O and DMC (5 : 1, molar ratio) (ZLT-DMC) electrolyte, leading to a high CE of 99.95 % tested at a low current density of 0.2 mA/cm2 (Figure 4e).[32] ・・・
・・・ In our research, we observed the formation of a hybrid SEI with a uniform thickness of ca. 150 nm on zinc metal anode in a hybrid aqueous electrolyte containing DMC as the co-solvent (Figure 6a).[32] However, when we replaced DMC with diethyl carbonate (DEC), a much thicker SEI with a thickness ranging from 500 nm to 1.5 μm was formed, accompanied by a thinner organic layer on the outer surface (Figure 6b). We hypothesize that this variation is due to the lower reaction rate of SN2 ester cleavage in DEC, which has bulkier side chains compared to DMC. The SN2 reaction refers to a nucleophilic substitution reaction where two components are involved in the rate-determining step. As a result, the inorganic layer grows thicker, consuming more electrolytes, and leading to a lower CE value of 99.86 %. ・・・
まあ、これでも金属Zn表面は結構凸凹してますけどね。
ただ、Fig. 4eのようなEisがいいんですよって指摘してあるとこが気に入ったので。
[19] Regulating the Gibbs Free Energy to Design Aqueous Battery-Compatible Robust Host. First published: 21 May 2024 Abstract: Low-cost, high-voltage-platform, and high-capacity MnO2 is the most promising cathode candidate for developing high-energy-density aqueous zinc-ion batteries.
そのとおりですわ。
However, the Buckets effect of runaway phase transition and irreversible dissolution restricts the electrochemical performance of MnO2.
そのとおりですわ。
To address this issue, this report presents a bottom-up targeted assembly concept driven by Gibbs free energy for the design of a robust Ni-MnO2-xFx host via Ni2+ pre-intercalation coupled with fluorine doping.
Pre-intercalationってのはアルカリ電池でよく有る手法だが、Na+とかK+とかを入れるってのが多かったかね。
The Gibbs free energy of the host is regulated by the coordination of interlayer reinforcement and interfacial defect repair, which prevents the “layer-to-spinel” transition and inhibits dissolution during long-term cycling. As expected, this cathode provides superior H+/Zn2+ storage performance across a wide temperature range. A capacity of 180.4 mAh g−1 is retained after 1000 cycles at 2 A g−1, a high specific capacity of 293.9 mAh g−1 is retained after 250 cycles at 50 °C and 2 A g−1, and a capacity of 144.5 mAh g−1 is retained after 3000 cycles at 0 °C and 0.5 A g−1. This work provides new insights into the design of stable aqueous battery-compatible hosts for aqueous zinc-ion batteries as well as other battery chemistries.
[20] Fine Tuning Water States in Hydrogels for High Voltage Aqueous Batteries. January 18, 2024 まあ、Zn負極には要らないけどね。
超濃厚電解液とかWater-in-Saltに始まったこの分野もまだ続いているってことだ。
Hydrogels are widely used as quasi-solid-state electrolytes in aqueous batteries. However, they are not applicable in high-voltage batteries because the hydrogen evolution reaction cannot be effectively suppressed even when water is incorporated into the polymer network.
そっすね。
Herein, by profoundly investigating the states of water molecules in hydrogels, we designed supramolecular hydrogel electrolytes featuring much more nonfreezable bound water and much less free water than that found in conventional hydrogels. Specifically, two strategies are developed to achieve this goal. One strategy is adopting monomers with a variety of hydrophilic groups to enhance the hydrophilicity of polymer chains. The other strategy is incorporating zwitterionic polymers or polymers with counter ions as superhydrophilic units. In particular, the nonfreezable bound water content increased from 0.129 in the conventional hydrogel to >0.4 mg mg–1 in the fabricated hydrogels, while the free water content decreased from 1.232 to ∼0.15 mg mg–1. As a result, a wide electrochemical stability window of up to 3.25 V was obtained with the fabricated hydrogels with low concentrations of incorporated salts and enhanced hydrophilic groups or superhydrophilic groups. The ionic conductivities achieved with our developed hydrogel electrolytes were much higher than those in the conventional highly concentrated salt electrolytes, and their cost is also much lower. The designed supramolecular hydrogel electrolytes endowed an aqueous K-ion battery (AKIB) system with a high voltage plateau of 1.9 V and contributed to steady cycling of the AKIB for over 3000 cycles. The developed supramolecular hydrogel electrolytes are also applicable to other batteries, such as aqueous lithium-ion batteries, hybrid sodium-ion batteries, and multivalent-ion aqueous batteries, and can achieve high voltage output.
ゲルを改良しました、と。
例えば、こういうのが多かったわけだ：Polyhydroxylated Organic Molecular Additives for Durable Aqueous Zinc Battery. First published: 27 September 2023
Abstract: The large-scale deployment of aqueous Zn-ion batteries is hindered by Zn anode instability including surface corrosion, hydrogen gas evolution, and irregular Zn deposition. To tackle these challenges, a polyhydroxylated organic molecular additive, trehalose, is incorporated to refine the solvation structure and promote planar Zn deposition. Within solvation structure regions involving trehalose, the hydroxy groups participate in the reconstruction of hydrogen bond networks, which increases the overpotential for water decomposition reaction. Moreover, at the Zn metal–molecule interface, the chemisorption of trehalose onto the surface of the zinc anode enhances corrosion resistance and facilitates the deposition of zinc in a planar manner. The optimized electrolyte significantly improves Zn striping/plating reversibility and maintains stable potentials over 1600 h at 5 mA cm−2 with a cutoff capacity of 1 mA h cm−2 in symmetric cells. When combined with the MnO2 cathode, the assembled coin cell retains ≈89% of its capacity after 1000 cycles. This organic molecule additive, emphasizing the role of polyhydroxylated organic molecules in fine-tuning solvation structures and anode/electrolyte interfaces, holds promise for enhancing various aqueous metal batteries.
これも、[18]のように無機多孔質のscaffoldの中にゲルを保持しましたとかだったら、たぶんもっといい性能が出るんですよ。
まあ、トレハロースは「最強」レベルのゲルになりますけどね。そりゃいい選択なんだが。
話は違うが、非水で、カソードでは電解液溶媒のauto-oxidationが有るからって特殊事情の下での話だが、この無機多孔質のscaffoldの中に有機成分を保持するって話を1999年にしたものの、電池屋はどいつもこいつもワカランチンでな（笑）。その後、研究所の所長とのお話で「日本で電池なんかやっても・・・」って話題になって、電池をあっさり捨てて、エレクトロニクスに戻ったわ。それはそれで、良い結果になったんだが（笑） -- それも2010年で終わると思ってたから、ちょっと焦ってたけどな。ホントに2010年に「日本半導体死亡宣告」が有ったよ（笑）。
で、今、Battery Guy now ... だよ・・・。
[21] Sphere-Confined Reversible Zn Deposition for Stable Alkaline Aqueous Batteries. First published: 05 October 2023 まあ、innerのほうがouterより良い三次元化だけどな。つくるの大変だわ。量産せなイカンからな。
Abstract: The practical applications of alkaline zinc-based batteries are challenged by poor rechargeability with an insufficient zinc utilization ratio. Herein, a sphere-confined reversible zinc deposition behavior from a free-standing Zn anode is reported, which is composed of bi-continuous ZnO-protected interconnected and hollowed Zn microspheres by the Kirkendall effect. The cross-linked Zn network with in situ formed outer ZnO shell and inner hollow space not only inhibits side reactions but also ensures long-range conductivity and accommodates shape change, which induces preferential reversible zinc dissolution-deposition process in the inner space and maintains structural integrity even under high zinc utilization ratio. As a result, the Zn electrode can be stably cycled for 390 h at a high current density of 20 mA cm−2 (60% depth of discharge), outperforming previously reported alkaline Zn anodes. A stable zinc-nickel oxide hydroxide battery with a high cumulative capacity of 8532 mAh cm−2 at 60% depth of discharge is also demonstrated.
[22] Building a Long-Lifespan Aqueous K-Ion Battery Operating at −35 °C. February 14, 2024 コイツはいわゆる濃厚電解液系だが、たぶん廃れるんだろうな・・・。
Aqueous potassium-ion batteries (AKIBs) are promising low-cost and high-safety candidates for large-scale energy storage applications. However, most AKIBs can only operate above −20 °C with a short lifespan at low temperatures (8–300 cycles at −20 °C) owing to the high freezing point of KCF3SO3-based electrolytes and severe electrode dissolution. Here, we developed an AKIB consisting of K1.55Fe[Fe(CN)6]0.95·1.03H2O/10 m KCF3COO/3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide. The newly proposed 10 m KCF3COO electrolyte has a low freezing point (−35.5 °C) owing to a large H-bond breakage degree and a high average ice formation energy. Both electrodes exhibit low solubility in the 10 m KCF3COO electrolyte. As a result, the full cell delivers high energy density (56.3 Wh kg–1 at 25 °C, 41.9 Wh kg–1 at −35 °C) and a long low-temperature lifespan (87.5% capacity retention over 1000 cycles at −35 °C). This work marks a milestone development of AKIBs for low-temperature applications.
ま、水系蓄電池はこんなとこで。
[36] 次世代バッテリー開発促進へ 愛知県、コンソーシアム12月設立 10/22(火) 愛知県は21日、車載用・産業用蓄電池などの研究、技術開発を促進することを目的に産学行政が連携して「あいち次世代バッテリー推進コンソーシアム」を設立すると発表した。次世代バッテリーに関するセミナーや交流会などを開き、開発を加速させる。12月中旬の設立予定で、現在会員を募集している。 同コンソーシアムは、トヨタ自動車や日本ガイシ、名古屋大学などのアドバイザリーボ―ドで構成する。セラミックスなどの地域の強みを生かした「酸化物型全個体電池」の開発加速などを重点分野とする。
酸化物ねぇ（笑）。
日本碍子もZn/NiOOHのセパレータは自動車用12V鉛蓄電池の代替品くらいはつくれたしな。ただ、このタイプ、大型化が難しいので、俺は、エネルギー密度が低くなっても、米国の鉄空気電池がうまくいけばいいけどなと思っているわけ。
まあ、水系は他にいろいろ有るからな。レドックスフローでいいやとも思ってる。バナジウムでもいいやとも思ってる。バナジウムみたいなもんは他になかなか無くてな・・・。
10年前にも、レドックスフローではないんだが、「（Znでもたぶん日本は使いこなすだろうが）水系電池の負極にはバナジウム酸化物のほうが使いやすいかなー。毒性有るけど。」って書いてたわ・・・。
まあ、いろんな用途が有るだろうからな。小型でも「フライパンで焼いても死にません！」みたいなバッテリーが欲しいとかな。
会員募集の対象となるのは、電池の製造開発する企業や大学、利活用に関心のある企業団体など。会費は無料で、会員は次世代バッテリーに関する情報収集や発信機会、マッチング機会を得ることができる。 入会希望者は県ホームページから。問い合わせは愛知県経済産業局産業部産業科学技術課科学技術Ｇ（電話０５２・９５４・６３５１）まで。
【未来の電池】日本ガイシが開発 1ミリ未満！驚き 「エナセラ」 大阪ニュース【テレビ大阪】
これ一体何か分かりますか？電子部品のようですが…初めて見た人は「これ電池？」と驚かれる。実は電池。充電可能なリチウムイオン二次電池「エナセラ」です。厚みは0.45ミリ。曲げることもできるので、こんなものや…こんなものにも使えます。多機能化したクレジットカードの電源として活用することも。
曲げ過ぎたら割れることができます。セラミックだから。
クレジットカード曲げること無いから使えるんやろ。
jyoogata7357 9 か月前 カードに組み込めるのは本当に凄い 昔のSF的なものが実用化されるとは…
アホ（笑）。
10年くらい前だったかな・・・「カードに薄型の電池を入れようと思ってSaktiの全固体電池を検討したけどクソ高くて使ってられねー。なんか良い電池ないっすか？」（ウエハプロセスでつくってるから当然です（笑））と言ってきたアメリカ人がいたんで、「ゲルでもええやろ。薄い単セルのつくってくれそうなところいくつか紹介したるわ。」と携帯電話用のポリマー（これが実はゲルだ）電池のメーカーを紹介しといた。その後、「ビジネス立ち上がった！」とLinkedInで宣伝しとったわ（笑）。
まあ、日本のカードはFeRAM使ったりして読み取り／書き取り時にワイヤレス給電するから電池要らねーんだけどな。
開発したのは、名古屋市に本社がある日本(にほん)ガイシです。その名の通り、「がいし」というものを作っている会社で、これがその「がいし」。一体何かといいますと…正解は送電設備に使われるセラミック製の絶縁体。世界シェアはトップです。そんな日本ガイシが山あいの工場で生産しているのが、二次電池のエナセラです。電気を通さないガイシを作ってきた会社が、なぜ電池を？理由は日本ガイシが持つ、独自のセラミック技術にあります。リチウムイオン二次電池の正極部分が、セラミックス。その結晶の方位を揃える結晶配向技術がキー。 結晶配向技術とは？ 通常セラミックスは原料の粒子を高温で焼き固めて作りますが、この粒子の向きをそろえることで製品の性能を向上させる技術です。従来は、中の結晶の向きがバラバラで、電子が効率よく流れませんでした。しかしその結晶の向きをそろえることで、効率的に電子を流せるようになりました。その結果・・・非常に高耐熱・質力が大きい・低抵抗。セラミックスがベースで作られているので信頼性も高く・長寿命。例えば電球を取り付けたエナセラをマイナス40度の環境に入れ、数日間放置。それでも、ご覧の通り。105度に耐えられるタイプもあります。薄くて大容量。温度変化にも強いエナセラを使い、今、ある実験が行われています。秋田県大仙(だいせん)市の造り酒屋、秋田清酒(せいしゅ)。貯蔵所では、秋田の銘酒・出羽鶴(でわつる)をシンガポールに輸出するため、箱詰め作業の真っ最中です。その箱の内側に貼っているのは…エナセラ付きの電子基板。一体何に使うのでしょうか？温度管理 直射日光に当たるとやはり味わいの変化が起こる。そういったものがはっきり可視化できることは非常に分かりやすい。大きい。秋田からシンガポールまでの距離はおよそ5600キロ。輸送中の日本酒の品質管理をするには、温度変化にも強く、最後まで確実に電力を供給できるエナセラが必要でした。果たして…？シンガポールの物流倉庫までしっかりとモニターできている。非常にしっかり冷蔵された状況で届き、輸送中の温度品質も保たれていたことが確認できた。エナセラは薄さを生かして自動車のスマートキーや介護用の離床センサーですでに実用化されている。今後は温度管理が求められる食品や医薬品の輸送の分野でも応用が期待される。
正極がセラミックでも電解液を使うし、負極も普通のものと同じ。耐熱性は電解液で決まるだろ。
正極も多孔質で電解液染み込ませてるしな。
このエナセラ、しつこく広告出しとるから、ちょっと書いてやったわ。
[37] 次世代カーボン素材の東北大発3DC、リチウムイオン電池向けの「シリコン系負極材料」を高品質で製造すべく、岐阜大・西田 哲准教授と共同研究を開始 ～電池業界の長年の夢であった「高容量」と「長寿命」の両立に挑む～ 株式会社3DC 2024年10月22日 ＜リチウムイオン電池の容量を向上させる「シリコン系負極材料」＞ 現在、リチウムイオン電池のさらなる高容量化を目指して、シリコン（ケイ素）を含む負極材料「シリコン系負極材料」の研究が世界中で進んでいます。シリコンは、充放電の過程で、従来の負極材料であるグラファイトより10倍も多くのリチウムイオンを取り込むことが可能です。そのため、シリコン系負極材料の使用により、リチウムイオン電池の容量を大幅に増加させられると期待されています。 シリコン系負極材料の中でも近年注目されているのが、炭素材料とシリコンを複合化した「Si/C」負極材料です。Si/C負極材料は、SiOなど他のシリコン系負極材料よりも電池容量の増加や容量維持率の改善が見込めるとして研究開発が進んでいます。 Si/C負極材料にはさまざまな製法があります。その中でも、気相での化学反応によって炭素材料の内部にシリコンを堆積させる方法（気相蒸着法）は、高性能なSi/C負極材料を実現できることが知られています。
まあ、ほとんど空隙だったらSiの体積膨張収縮をaccommodateできるけど、体積エネルギー密度がな・・・。
さらに、GMSはSi/C負極材料の劣化抑制にも寄与します。シリコンはグラファイトより多くのリチウムイオンを取り込めますが、その分だけ充放電に伴う体積変化が大きく、崩壊しやすい点が課題でした。そこで柔軟性の高いGMSを使用すれば、シリコンの体積変化を吸収し、崩壊を抑制できると期待されているのです。つまり、GMSを使用したSi/C負極材料を開発すれば、リチウムイオン電池の「高容量化」と「長寿命化」を同時に実現できます。これは、従来のリチウムイオン電池の課題であった「容量を向上させようとすると寿命や入出力特性といった別の特性が低下する」問題の解決にもつながります。3DCは今回、GMSを使用したSi/C負極材料の開発によりリチウムイオン電池の高容量化・長寿命化に貢献するため、優れたシリコン気相蒸着技術を有する岐阜大学・西田 哲准教授と共同研究を開始しました。・・・優れたシリコン気相蒸着技術を有する岐阜大学・西田 哲准教授との共同研究により、高品質なSi/C負極材料の基礎検討を行います。これにより、リチウムイオン電池の高容量化・長寿命化を実現し、カーボンニュートラルの実現に貢献します。
この手のグラフェンやカーボンナノチューブにちっこい（もしくは薄い）活物質をちょっと付けましたってのは10年くらい前に中国も熱心にやってたが、最近は体積エネルギー密度を気にするようになったらしく、あまりやらんようになってきた。
俺はその場形成（金属Li）負極の純sp2炭素集電層としてこうしたものを使い、その上に保護層に、まあSiでもいいが、もっと簡単に安いプロセスで成膜できるSn系の膜をつけさせようかなと、これを中国にやらせようかなと思ってる。まあ、10年前に考えたことの続きだがな。
全固体電池前提になっちゃうだろうけどな。
産総研が単層カーボンナノチューブシート・保護膜無しをやっている。金属Liの均一な析出具合では一番良さそうだ。
Samsung SDIがカーボンブラック塗工膜・保護膜でなくLi析出の核としてだがAgナノ粒子分散をやっている。単層カーボンナノチューブより安くできている。三次元純sp2炭素集電層としては少し質が劣るのだろうが、それをカバーするのがAgナノ粒子分散だろう。ただ、Agでコストが上がる。
ハーバード大がフラットな集電体上の必要最小限のLi上にSiをまぶすというのをやっている。フラットなのでLi析出量は増やせんし、量産しづらい。
中国は合金保護膜をしばしば報告しており、性能は非常に良い。ただ、フラットな基材に真空成膜している。量産しづらい。
中国は三次元集電層（種類はいろいろだ。カーボンも有り、絶縁体の繊維にCuメッキという論文も有った。）もやっているが、ここに合金保護膜を組み合わせられていない。
[40] もう一つだけよ：Performance and failure mechanisms of alkaline zinc anodes with addition of calcium zincate (Ca[Zn(OH)3]2·2H2O) under industrially relevant conditions. Energy Adv., 2024, 3, 1932-1947. Abstract: Additions of calcium zincate (CaZn2(OH)6·2H2O, CaZn) to zinc (Zn) anodes in alkaline batteries have been investigated and were found to remarkably increase cycle life at high 50% Zn utilization of the anode's theoretical capacity, thereby significantly reducing anode costs. A spectrum of anode formulations with increasing CaZn (0%, 30%, 70%, 100%) in mixtures with metallic Zn is investigated along with minor additions of Bi2O3, acetylene carbon black, and CTAB. The total molar zinc content is normalized; thus, electrode capacity is kept comparable, resulting in electrodes relevant to real world use cases.
これでわかったと思うけど、Zn利用率50%に改善されて「素晴らしい！」言うとるわけ。
溶解析出型の金属を負極に使う電池はだいたいこんな感じで、「半分以上は無駄」なわけ。
非水の金属リチウムでも同じだったわけ。
非水の場合はその場形成（金属Li）負極になって初めてこの「呪い」から解き放たれたわけ。
ってことがわかれば、2014年に俺が言ったこともわかったんだろうけどな。
ま、無理だわな、馬鹿だから（笑）。
We report details of the cell design, electrolyte composition, electrode design, and cycle testing procedure, all of which are kept close to industrially relevant values.
ここは大事なところだな。これを損なった論文がいかに多いか、調べてみればよくわかるわ。
分厚いセパレータをさらに重ねて使って、「～サイクルもちました！」と意味の無いことを言うてる論文が多いわけ。
A pure CaZn anode with acetylene carbon was shown to achieve 1062 cycles at 20% Zn utilization in ZnO saturated 20 wt% KOH whereas traditional Zn anodes only utilize 10% for similar cycle life.
従来型、9割無駄。改良型、8割無駄。
At high 50% Zn utilization, CaZn anodes achieved ∼280 cycles while Zn anodes achieved ∼50 cycles, resulting in a five-fold improvement in cycle life resulting in approximately ∼25% reduction in cost per cycle.
無駄を5割に抑えたら280サイクルしかもたなかった。
Scanning electron microscopy analysis of cycled electrodes shows that adding CaZn reduces electrode failure by slowing down formation of a passivating zinc oxide layer at the surface of the electrode as well as decreases shape change. This appears to occur because zinc and calcium remain intimately mixed forming CaZn, which reduces dissolution and reprecipitation, but slowly will segregate as inactive materials are pushed to the surface where conductivity is lower.
まあ、性能はまだ悪いが、こういうことをごまかさずにはっきり言うことのほうが、よくあるundeveloped/retardのごまかした論文よりよほど有用なわけ。
ちなみに、カルシウムジンケートのZnOパッシベーション抑制効果については科学的な説明をきちんとしてある。
ところで、鉛蓄電池も当然この類なのよ。だから、自動車用の12V鉛蓄電池をZn/アルカリ電解液、LDH焼結セパレータ/NiOOHに変えてみましたってのはそれなりにOKなわけ。
ただ、系統用蓄電池、しかも長周期変動対策に使おうとすると、まだまだ課題山積なわけな。
このニューヨークシティカレッジってのは昔から水系亜鉛負極電池を定置型蓄電池に使おうと研究しているところでな。参考になるからもうちょっと読んでみるか。
Introduction: The transition from non-renewable fossil fuels to green renewable energy requires grid scale energy storage systems to help balance out the intermittency of energy generation with customer usage. Demand for low cost and safe energy storage is paramount to facilitating the transition but commonly used lithium and/or sodium ion batteries use dangerously flammable electrolytes. Zinc (Zn) chemistry provides a high theoretical capacity (820 mA h g−1), is geographically abundant, non-toxic, and non-flammable, all of which make it ideal for grid storage. Metallic Zn has been investigated extensively1 for anodes in primary and rechargeable Zn batteries such as Zn/Ni,2,3 Zn/Air,4,5 Ag/Zn,6 and Zn/MnO2.7–10 Zn has shown technological difficulties via poor cycle reversibility when utilized at high capacities. Failure mechanisms have been well documented including passivation, shape change/redistribution, dendrite formation, hydrogen evolution, and the crossover of zincate (Zn(OH)42−) into the cathode.2,9
と、皆さん頑張ってこられたが、なかなかうまくいかない・・・。
ちなみに、日本のセラミックス屋がやったのは「OH-しか通しませんからZnデンドライトは堰止めます！」ってやつな。短絡はせんが、Znの利用率を高めたりとか、そういうことはできてないわけ。
During discharge, conductive Zn goes through a dissolution precipitation reaction from Zn to an aqueous zincate ion (Zn(OH)42−) intermediary (eqn (1)). Zincate ions may (a) remain local and participate in subsequent charge step(s), (b) locally saturate and precipitate as Zinc Oxide (ZnO) solid (eqn (2)), (c) migrate or “shape change” to distant irreversible locations, (d) convert to irreversible Zn compounds, or (e) cross over to react with the cathode in detrimental reactions.11 Zinc passivation occurs on the surface due to ZnO deposited films and typically those are known to exist in two forms. “Type 1” a white relatively porous and loose homogeneous precipitate formed from a saturation of zincate due to the lack of convection on the anode surface and “Type 2” a light to dark grey densely packed passivation layer that prevents electrolyte penetration.12,13 Recently it has also been observed during ZnO cycling, within a certain overpotential, there is a highly electroactive blue ZnO layer that is formed on the anode surface.14
Discharge/Charge reaction: Zn + 4OH− ⇌ Zn(OH)42− + 2e− (1)
Precipitation/Dissolution reaction: Zn(OH)42− ⇌ ZnO + H2O + 2OH− (2)
Localに起こる(a)、(b)が必要だけど、後の(c)、(d)、(e)は要らんわけ。(b)にもちょっと微妙な要らんもんも含まれるわけ。
ちなみに「localに閉じ込めてやりゃいいんだろ」ってのが最近の対策のトレンドです、既に紹介したように。
Different methods have been employed to increase the cyclability of Zn anodes such as electrolyte engineering, anode interface modification, ZnO formulations, and 3D structures.15,16 It is widely understood that the addition of calcium hydroxide Ca(OH)2 into ZnO anodes helps boost battery cycling performance from the in situ formation of calcium zincate (CaZn2(OH)6·2H2O, CaZn)17,18 (eqn (3)). Ca(OH)2 complexes with the oxidized zincate ions locally, forming solid CaZn, trapping the zincate ions, and preventing redistribution which eventually leads to shape change.19 D’Ambrose et al.10 have shown using in situ X-ray diffraction (XRD) that CaZn is formed when cycling ZnO with Ca(OH)2 as an additive in KOH electrolyte. CaZn has a lower solubility in alkaline KOH electrolytes compared to ZnO, in 20% KOH there is more than 2× reduction from ∼25 g L−1 of ZnO dissolved to just ∼9 g L−1 CaZn.20,21 The lower solubility helps reduce the dissolution of zinc, thereby reduces the formation of zincate ions, which are susceptible to the losses mentioned above.5
2Zn(OH)42− + Ca(OH)2 + 2H2O ⇌ CaZn2(OH)6·2H2O + 4OH− (3)
三次元（2019、2023）はあまりうまくいかなかったみたいね、エヘ（笑）。ま、俺も2014年に考えて2015年に中性溶液とアルカリ性溶液の両方でやって見たが「こりゃ、むずいわ・・・。」と思いました、エヘ（笑）。
CaZn powders have also been synthesized ex situ, using ZnO and Ca(OH)2 through various methods such as chemical precipitation,20,22,23 ball milling,17,18 hydrothermal,24 and alcohol thermal25etc. These result in different nano-morphologies with varying particle shape, size, and distributions while showing the same crystal pattern. Three major crystal morphologies reported are the classical tetragonal,20 hexagonal,26 and 3D flower-like CaZn.27 Each publication in the literature uses different parameters to test their anodes, making it difficult to compare results to elucidate what are the most important factors improving cyclability. Most try to achieve 100% utilization (depth of discharge, DOD) of the theoretical Zn, leading to poor cycle life typically less than 150 cycles, which is not realistic since industrial Zn batteries for grid storage typically require ≥1000 cycles2.
そう、100%使おうと思って全部溶かすと悲惨なんだわ・・・。溶けたもんもlocalに閉じ込めてあればええのかもしれんけど・・・。
Many have synthesized and cycled various morphologies of CaZn using different additives in both the anode and electrolyte at different C-rates and voltage ranges, making it difficult to compare, all which has been summarized in Table 1.18,21,22,25,27–35 Caldeira et al.32 compared equal capacities of ex situ CaZn vs. in situ CaZn (ZnO + Ca(OH)2) anodes, utilizing 40% of theoretical capacity at C/3 for 157 cycles and continued at 1C until 313. The charging protocol involved overcharging the cells to 120% of the nominal capacity every 50 cycles and used 7 M KOH saturated with ZnO, which is known to provide additional overall capacity although it often goes unaccounted for in the literature.36 Shangguan et al.27 compared cycling performance of tetragonal, hexagonal, and novel 3D flower-like CaZn showing improving performance with changing morphology, achieving 297.5, 312.2, and 249.5 mA h g−1 respectively. The 3D flower-like CaZn showed the best performance, showing low-capacity loss after 800 cycles, although they used ZnO saturated 5 M KOH mixed with 0.5 M LiOH. Common conductive additives to CaZn electrodes include tin (Sn), carbon, bismuth(III) oxide, etc. Bismuth(III) oxide as an additive to the Zn anode has been shown to provide improved cycling performance and is thought to get reduced to Bi metal before ZnO is reduced to Zn. This leads to the formation of conductive channels of Bi metal throughout the anode, which enhances the cycling performance of Zn anodes by providing increased electronic conductivity and help to reduce H2 gassing caused by the hydrogen evolution reaction.18,37–40 This simplifies the number of variables, since some papers use expensive electroplating methods onto the current collectors, while the addition of powder bismuth oxide is easy and cheap to incorporate into the manufacturing process.
エレクロトプレーティングはイカンと書いてますな、えへ（笑）。
いや、実験に便利だから使おうとしてただけ。
いや、真空プロセスよりはメッキは安いよ。使えるかもしれんよ。
Despite CaZn showing improvement in cyclability at higher utilization,34,35 studies only cycle CaZn against nickel Ni(OH)2 counter electrodes because they are at the same state-of-charge. In order to drive costs of grid scale energy storage down from $300 kW h−1 to $100 kW h−1 or less,41 CaZn anodes need to be paired with MnO2 electrodes because nickel cost ten times more than MnO2. CaZn anodes either need to be formed up to Zn with MnO2 or separately before being paired with MnO2, both which will cost additional time and money, or as in our approach, we attempt to add Zn powder directly to reduce additional processing steps. The addition of Zn powder into the anode helps to increase the volumetric energy capacity as well, due to the lower capacity density of CaZn (347 mA h g−1, d = 2.59 g cm−3)34,35 compared to Zn (820 mA h g−1, d = 7.133 g cm−3) and ZnO (978 mA h g−1, d = 5.61 g cm−3).
Ni(OH)2は還元型だから充電スタート（Znは析出する方向）するわけね。
ZnOを溶かしてあるからね。
Our industrial partner, Urban Electric Power, Inc. (UEP), has commercialized proton-insertion Zn∣MnO2 batteries made via roll-to-roll manufacturing in both jelly rolled cylindrical and prismatic form factors. The addition of CaZn into Zn anodes will help increase cycle life of Zn anodes at higher Zn utilization, thereby further driving down the cost of rechargeable alkaline Zn∣MnO2 batteries for grid storage.
NiよりMnのほうが安いね。
MnO2は酸化型だから放電スタート（Znは溶ける方向）するわけね。
Here, we cycle different Zn anodes with increasing amounts of CaZn as an additive, all with the same total molar amount of zinc, at high commercial Zn utilization from 20% to 50%. Small amounts of metallic Zn have been used as an additive to CaZn anodes previously25 to improve the specific capacity, but all CaZn papers focus on nickel cathodes instead of MnO2. By focusing our efforts on high Zn mixtures with CaZn, these anode formulations can be paired with MnO2 and quickly incorporated into industrial production without having additional processing steps. Anode capacity was levelized across all formulations to better compare cycling performance and understand the tradeoff between cycle life, energy density, and anode cost as the amount of CaZn increases. Deeper understanding of CaZn performance both as an additive to metallic Zn and as a pure anode will provide insight into how industrial formulations can achieve higher utilization of the theoretical capacity of the Zn in rechargeable secondary zinc batteries.
[45] 三菱商事と出光興産、環境負荷の小さいアンモニア輸入で協業検討 調達コストの低減狙う 2024/10/23 三菱商事と出光興産は23日、環境負荷の小さいアンモニアの輸入事業で業務協力できるか検討を始めたと発表した。燃やしても二酸化炭素（CO2）を出さないアンモニアは脱炭素化を進める上で有力な発電用燃料として注目されている。発電に使う場合、一定規模のアンモニアが必要になるため、原料となる天然ガスが豊富な海外からの輸入に頼らざるを得ず、多額の投資が必要となる。両社は連携を実現させて調達コストの低減を図る考え。
だから、天然ガスをわざわざコスト掛けてアンモニアにせんでも・・。
どれだけ産ガス国を儲けさせてやりたいん？
まあ長期備蓄できる形に変換するエネルギー安全保障ってとこか・・・。
まあ、アメリカ兄さんの言うこと聞いてれば儲けさせてもらえるってとこだろうけどな・・・。
頼んだぞ、中国！（笑）なんちゃって。
具体的には、アンモニア運搬船の共同活用や受け入れ拠点の効率運用で協力できるかどうかを探る。このほか、米石油大手エクソンモービルが米テキサス州で推進するアンモニアや水素の製造プロジェクトに共同出資できるかも検討する。同プロジェクトは天然ガスを原料に年間100万トン以上のアンモニアを製造する計画で、出資にこぎ着ければこのうちの一部を日本向けに出荷する。
三菱商事は、愛媛県今治市にある液化石油ガス（LPG）の貯蔵施設をアンモニア受け入れ拠点に転換することを計画している。2030年までに年間100万トンのアンモニアを火力発電向けやメーカー工場の熱源・自家発電設備向けなどに供給する。
いや、LPGはLPGで必要だろうが。新たに作れよ・・・。
LPGも長期備蓄できるのに・・・。
必要なら熱分解してメタンにもできるのに・・・実際してるし・・・。
なんかやることがちぐはぐだな・・・。これじゃ突っ込まれても仕方ねーや・・・。
出光興産も、徳山事業所（山口県周南市）で30年までに年間100万トン超のアンモニアを供給できる態勢を整備する。周南コンビナートの火力発電用などに供給する計画。（佐藤克史）
政商・三菱商事はともかく出光興産もイランの件で心が折れたか・・・。
ところで、米国債、売らない？
[53] Conformational isomerism breaks the electrolyte solubility limit and stabilizes 4.9 V Ni-rich layered cathodes. Published: 22 October 2024 Fig. 1: Comparison of electrolyte properties. a Comparison of recently reported works about highly concentrated electrolytes. b Images of various LiFSI-DMC electrolytes with different concentrations. c Radar chart of the advantages of concentrated electrolytes constructed by manipulating cis–trans configuration (compared with ester and ether electrolytes). d, e Failure mechanism of high voltage Li metal batteries using typical ester electrolytes (d) and high cis–trans electrolytes (e).
Abstract: By simply increasing the concentration of electrolytes, both aqueous and non-aqueous batteries deliver technical superiority in various properties such as high-voltage operation, electrode stability and safety performance.
東京大学の山田が濃厚電解液をやりだしてから、ずいぶんと流行ってますな。
However, the development of this strategy has encountered a bottleneck due to the limitation of the intrinsic solubility, and its comprehensive performance has reached its limit.
粘度上がってイオン伝導度下がるし、コストは上がるしね。
そういやー、Leclancheセルタイプの水系Zn負極電池でも電解液濃度上がったな。
Here we demonstrate that the conformational isomerism of the solvent would significantly affect the solubility of electrolytes. By transforming the configuration of solvent from cis-cis to cis-trans upon thermal triggering, we successfully break the solubility limit, and a beyond concentrated electrolyte with the lowest solvent-to-salt molar ratio of 0.70 is constructed.
そらまあ、対称性を下げればな。
Transitions between cis-cis and cis-trans conformers are observed through Nuclear Magnetic Resonance (NMR) testing. The electrolyte consists entirely of anion-mediated solvation structures and promotes the formation of robust inorganic-dominated cathode electrolyte interphase. As a result, it enables stable cycling of 4.9 V-class LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 positive electrodes. Moreover, a high capacity of 151.2 mAh g−1 can be maintained after 1000 cycles at cut-off voltage of 4.8 V. This work provides a chemical pathway to build new concept electrolytes working under harsh conditions.
ここはちょっとおもしろいな。
おもしろいけど、無しだな（笑）。
無機多孔質のscaffoldをあらかじめつくっておいて、添加剤でCEIをつくるのが一番きれいにできるよ。
イオン伝導度の低い電解液にする必要も無いし。
って1999年（俺にとっては電池2年目だった）にも言ったんだが、当時の日本の電池屋もわからんちんでな（笑）。
[54] Strong Lewis-acid coordinated PEO electrolyte achieves 4.8 V-class all-solid-state batteries over 580 Wh kg−1. Published: 23 October 2024. Abstract: Polyethylene oxide (PEO) based electrolytes critically govern the security and energy density of solid-state batteries, but typically suffer from poor oxidation resistance at high voltages, which limits the energy density of batteries. Here, we report a Lewis-acid coordinated strategy to significantly improve the cyclic stability of 4.8 V-class PEO-based battery. The introduced Mg2+ and Al3+ with strong electron-withdrawing capability weaken the electron density of ether oxygen (EO) chains via chelation in the coordination structure, resulting in a locally limited interaction between the EO chains and the surface of cathodes at high state of charge. The batteries using Lewis-acid coordinated electrolytes and Ni-rich cathodes achieve high voltage stability of 4.8 V over 300 cycles. Further, the realization of industrial-scale electrolyte membranes, and Ah-level pouch cells over 586 Wh kg‒1 with good cyclic stability, suggests the potential of our strategy in practical applications of all-solid-state batteries.
これもまあおもしろくないことも無いが、PEOではイオン伝導度が低くてな。ポリマーは何から何まで何をどうやってもそうだが。
だからスマートフォンごときでもゲルにせなイカンかったわけだろ。ゲルにしたら溶媒の耐電圧で決まっちゃうわな。濃厚にしたから耐電圧上がりましたって言ってもイオン伝導度下げてはな。
[55] もう一回やっとくか：カーボンニュートラルの実現に向けた「亜鉛による蓄エネルギー技術」の開発を開始 2022年8月24日 シャープ株式会社 ちょっと面倒な気もするが、なかなかええやろ。酸素透過膜が大型化に耐えれるかってとこだな。入出力特性（レート特性）のためにな。
技術的優位性
安価な亜鉛を蓄エネルギー物質に利用するため、低コスト化が可能 現在、蓄エネルギー物質にリチウムを利用する蓄電池が主流となりつつありますが、リチウムは産出国や精製国が限られることから高価であり、需給が逼迫するリスクもあります。一方、亜鉛は多くの地域で産出・精製されるため、安価な上、供給も安定しています。
フロー型方式のため、大容量化が容易 フロー型方式では、セルと貯蔵部が各々独立していることから、貯蔵部の大型化によって容易に大容量化が可能です。また、原理上、貯蔵部はセルより低コストですので、安価な亜鉛の利用と相まって、低コストかつ大容量の蓄電池とすることが可能です。
水系電解液による高い安全性 亜鉛を浸している電解液に水系の液体を使用しているため、発火の可能性が極めて低く、有機溶剤（非水系）を用いた蓄電池よりも、高い安全性が確保されています。
