エナジー ストレージ マテリアルズは蓄電用HV固体イオンキャパシタ(HV-SIC)の技術指導を行うベンチャー企業です





Top Page(概要)
 代表者の紹介
研究開発の背景
 IPCC第6次報告書の抜粋
 温暖化による異常気象
 温暖化による森林火災
 欧州のエネルギー危機と再エネ
 日本のエネルギー自給率
 BEV普及の障害
 再生エネ普及の障害(太陽光)
 再生エネ普及の障害(洋上風力)
 蓄電デバイスはカンブリア紀
 送電網とインターネットは同じ
技術の概要 (専門知識が必要)
 電池とキャパシタの比較
  熱力学的にみると
  エネルギー密度
  加熱・発火の問題
  劣化の問題
  急速充電 直列と並列
  LIBは環境に優しい?
 各種キャパシタの比較
  可能性のあるキャパシタは
  MLCC
  反強誘電体キャパシタ
  電気二重層キャパシタ
  結論:ラゴーンプロット
 HV固体イオンキャパシタ
  巨大分極の発生原理
  固体電解質の利点
  基本コンセプト
  実験による原理検証
  Li→Naによる脱中国原料
  性能予測と目標
  製造プロセス案
 キャパシタの弱点:保持特性
 キャパシタは超高収益ビジネス
 半信半疑の方へ
応用の展望
 300Wh/kgが実現した場合
  日本製PHVが世界を席巻
  充電ステーションは日本製に
  太陽光発電と社会問題の解決
  原子力発電の出力調整と安全性
 3000Wh/kgが実現した場合
  風力でエネルギー自給自足
  全ての乗り物は電動化
  ヒューマノイドは次世代産業
  軍事技術に応用すれば(1)
  軍事技術に応用すれば(2)

キャパシタの弱点:エネルギー保持特性


このページに書いてあること

 1) エネルギー保持特性はキャパシタの弱点
 2) 保持特性向上にはリーク電流を低くすることが重要


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ここまで電池と比較した時のキャパシタの利点のみを書いてきまましたが、キャパシタにも弱点があります。 その中でも最大の弱点は、エネルギー保持特性です。電池は化学エネルギーとして電気を蓄えるのに対し、キャパシタは電極上の電荷として蓄えるわけですから、当然、その安定性は劣ります。 一般にキャパシタに蓄えられたエネルギーは時間とともに失われていくわけです。

しかし、キャパシタだからと言って必ず時間とともにエネルギーが失われるわけではありません。理想的なキャパシタでは蓄えられたエネルギーは永遠に失われません。



図2 エネルギー保持特性の向上にはリーク電流の低減が必要

充電されたキャパシタの電極には電荷が残り、この電荷に可動イオンが引き寄せられています。 何もなければその状態を永久に維持するので、何か熱平衡に戻るように電荷が失われると考えるのは誤りです。 この電極上の電荷を消すのは、電極間を流れる電流です。
この電流には表面付着水中のイオン、固体電解質を流れるファラデー電流、固体電解質の電子伝導があります。 これら中で前者2つは分極処理で消せますが、最も厄介なのは電子伝導です。 今回使用した試料は鉄を含んでいましたので、2価、3価鉄イオンのホッピングで電子電動が生じた可能性があります。 それが問題になる場合は、鉄をイットリウムなどに置換する必要がありますが、これは原料コストの増加を招きます。

HV固体イオンキャパシタ(HV-SIC)に使う固体電解質には高いイオン伝導性は必要ありません。 イオン伝導性を多少犠牲にしても、安価な原料で電子電動によるリークの少ない材料を開発する必要があります。

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