NASバッテリーを凌ぐ高性能大容量蓄電池

NASバッテリーを凌ぐ高性能大容量蓄電池とは


今、スマートシティ構想が全国で進み始めようとしていますが、

この構想で非常に重要になるのが「大容量の備蓄が可能なバッテリー」です。

この点については資源エネルギー庁も認識しており、これまでNAS電池の開発と普及を進めようとしています。(NAS電池の特許は東京電力が持っており、日本ガイシが製造している)



こういった蓄電池に必要な要件は携帯電話や自動車のバッテリなどのような

ポータビリティやエネルギー密度ではありません。


求められるのは下記の2点です。


1.大容量で安全であること


2.大容量で長寿命であること。


さらに言えば低コストであることです。




しかし従来のバッテリーは大型化すれば大型化するほど火災事故や爆発などの危険性が伴います。


特にハイブリッドカーなどの次世代蓄電池として注目を集めているエネルギー密度の高いリチウムイオ

ン電池などに10メガワット以上蓄電しようとしたらその蓄電池の近隣には住民が住めないほど危険に

なってしまいます。

なぜなら金属リチウムは空気中で自然発火するほど酸化されやすい金属なので火災が起こると

そこら中が火の海になる可能性があるのです。

そこで資源エネルギー庁が注目しているのがNASバッテリーというものです。

NASバッテリとは、マイナス極にはナトリウム(Na)が、プラス極には硫黄(S)が特殊セラミックスで仕切られて存在しています。
NAS電池に電気を通すとナトリウムイオンが発生し、硫黄との化学反応により放電が起こります。充電する場合はその逆で、
ナトリウムイオンの受け渡しにより放電、充電が行われるというものです。
このNAS電池は従来の鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が約3倍高く体積・重量が3分の1程度とコンパクトであり、
且つ期待寿命は15年(4500サイクル)という特徴を持っているため最有力とされています。


まず安全性については、リチウム日本電池ほど危険ではありませんが、電極に使用しているナトリウム

金属は極めて活性が高く水に反応して爆発を起こすため爆発火災危険があります。

実際に2010年2月15日に日本ガイシが製造し、高岳製作所小山工場に設置されたNAS電池が火災を発生し

ています。


しかしこのNAS蓄電池よりも長寿命で安全性も高いバッテリーがレドックスフローバッテリーというもの

です。

これはもともとアメリカのNASAが開発した蓄電システムです。

これはイオンの酸化還元反応を溶液のポンプ循環によって進行させて充電と放電を行う流動電池です。

現在実用化されているのはバナジウムイオン電池です。

両極にバナジウムイオン電解液を満たしただけのものです。

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このバッテリーの大きな特徴は従来の鉛蓄電池のように鉛が「溶けた」鉛イオンが移動するわけではないということです。

両極の電解液の電荷の差から「電子だけ」が移動するのです。

そのため鉛イオンが溶けて移動する鉛蓄電池のように両極の電極の鉛が腐食して電極が3年4年でヘタるようなことがないのです。

世界の実績では18年で3%の劣化だそうで、事実上なんと30年能力維持できるというすぐれものです。

この電池の最大の長所は 安全性と安全性と長寿命です。

■長寿命
まず、電極がバナジウムイオン溶液なので鉛蓄電池のように鉛の電極が3年でヘタるようなことはなく

世界の実績では18年では3%の劣化だそうで、事実上なんと30年もの長期間能力を維持できるという優れものです。

■安全性
安全性から言えば両極が電荷の違うバナジウムイオン電解液だけなので他のバッテリのように化学反応を行わないため、発電や発火・爆発
などは絶対起こりません。(これは電池の仕組みを知っている人なら共通認識だそうです)

■環境にやさしい
利用し終えたバッテリー液(バナジウム電解質溶液)は廃棄する必要がなく、完全にリサイクルできるのです。

これほど優れた蓄電池なのでアメリカの大手企業、日本でも某電力会社と某大手化学メーカーが実用化に向けて改良に向けて開発に着手したそうです。

しかし残念がら途中で開発がストップしてしまったようです。

その理由は日本では資源エネルギー庁の方針がNASバッテリーの開発に傾いたため開発助成金がストップ

したという理由もありますが、技術的な問題としてもバナジウムイオン電解液の安定した精製技術の開

発が非常に難しく研究開発設備だけでも莫大なコストがかかえるという面がたからだそうです。

ところがこのバナジウムイオン溶液の安定した精製方法を既に開発に成功している会社が中小企業既に

存在しているのです。4月にその企業に訪問して来ましたがやはり中小企業であるがゆえに研究開発資

金に苦労しているようでした。しかし小規模ではあっても大手企業や電力会社でさえ断念した精製方法を既に開発に成功しているのです!

このレドックスフローバッテリーの仕組みであれば学校のプールでさえ有効活用できるのです。

しかこのレドックスフローバッテリーは、出力セルの枚数を増やすだけで理論的にはいくらでも大きな

出力の電力の充放電ができるというのです!

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上記の図は学校のプールを利用したイメージ図ですがこのように各市町村の小学校に蓄電池として常備することも可能なのです。


このレドックスフローバッテリーと再生可能エネルギーを利用した発電システム(太陽光発電や風力発

電)を組み合わせ、各地方自治体や市町村別に設置すればエネルギーの地産地消が近い将来本格的に可能になるのではないかと考えています。