gooブログはじめました!

写真付きで日記や趣味を書くならgooブログ

【埋め草ーMuseの場合 2017年5月20日号】《Ni-Zn蓄電池が本命の PHV電気自動車 Part XX4》

2017-05-19 21:46:37 | 日記
【埋め草ーMuseの場合 2017年5月20日号】《Ni-Zn蓄電池が本命の
PHV電気自動車 Part XX4》
米GMシボレー・ボルトに10kWh容量のNi-Zn蓄電池搭載で

Posting in May 19, 2017
 ZEV ;Zero-Emission Vehicle
 PHV ;Plug-in Hybrid Vehicle
 EV ; Electric Vehicle、電気自動車
 PEV ; Plug-in Electric Vehicle

《本題》
【電気自動車用Ni-Zn蓄電池】
 Ni-Zn蓄電池について専門書は以下のように記してます。
 
 Ni-Zn蓄電池 ;ニッケル・亜鉛蓄電池は高エネルギー密度、高出力密度。
        保守簡便なるも充電・放電100回程度の短寿命。
        そこで、米国を中心に開発したところ、
        その電池性能は、
          50~80Wh/kg   ;エネルギー密度
          100W/kg以上   ;出力密度
          100~300サイクル ;充放電サイクル
                   ;(GM Research Lab.開発)
          100~300ドル/kWh ;計画価格
        を示す、という。
        以上の数値は『最新 電池ハンドバッグ』 p.495-508
        からの引用(*1参照)。
        その結果、試作品を米海軍の魚雷用推進動力として
        テスト中(1998年時点で)。
        他方、日本では日本触媒が、ニッケル・亜鉛蓄電池の
        短寿命を克服した1000回以上の充放電サイクルを達成
        した新型ニッケル・亜鉛蓄電池を開発した、と新聞発
        表(日経産業新聞 2014/02/17参照)。そのためエネル
        ギー密度は334Wh/kgの成績が得られ、Liイオン蓄電池
        の360Wh/kgと遜色のない性能を示しながら、1000回以上
        の充放電サイクルを保証するという。
        ここで示すエネルギー密度は理論的容量で、この外に
        実際は電極、セパレータ、電解液、導電端子、ケース
        の重量が積算される。
        なお、Ni-Zn蓄電池、Ag-Zn蓄電池を構成する亜鉛電極や
        リチウム蓄電池のリチウム電極では充電のとき、デンド
        ライド(樹枝状電析)により電池としての機能を失うため、
        短寿命となる致命的欠陥を有する。
        日本触媒は特殊なイオン交換樹脂を開発して、このよう
        な技術的難点を克服して実用化に成功した、と。
        そして、多数の特許を出願し、複数の電池メーカーに
        同社開発の特殊なイオン交換樹脂を提供している、との
        こと(同社Webサイト参照)。
以上のように、当ブログでは紹介してきました。

それでは、Ni-Zn蓄電池を電気自動車用蓄電池として実用化すれば、どの
ような性能を発揮するのか、興味津々なのですが、一向にそのニュースが
聞こえてきません。
そこでシミュレーションしてみました。

まず、Ni-Zn蓄電池の開発状況は、1998年の時点で、
    50~80Wh/kg   ;エネルギー密度
    100W/kg以上   ;出力密度
を示すので、理論的電池容量が334Wh/kgから、2.99kg/kWhより
10kWhの電気自動車用蓄電池では、電気エネルギーを含有する
Ni=ニッケルとZinc=亜鉛の活物質は、
2.99X10=29.9kg
が要求され、さらに電池を構成する陽極金属と陰極金属、電解液
のKOH=水酸化カリウムの水溶液、セパレータ、導電端子及び電池
ケースの重量を加算する必要があります。

当時の米国の開発メーカーは、エネルギー密度として
50~80Wh/kgを得られた、と発表したデータから、
その最大値80Wh/kgより、1000g/80Wh=12.5g/Whの数値から、
容量10kWhの蓄電池ならば、
12.5g/Wh X 10kWh = 125kg
の計算から、 電池の総重量125kgのうちNiとZnの活物質量
の29.9kgが占有する比率は29.9kg/125kg = 23.92%となります。

この比率は試作段階レベルと考え、少なくともその3倍の
75%という占有比率で実用化できると思います。
なぜなら、類似製品のニッケル・カドニウム蓄電池では
日本で発明された発泡ニッケル電極が、その空孔率95%に
活物質の酸化NIが充填でき、その結果、高容量のNi-Cd蓄
電池が商品化された事実が参考になるでしょう。

つまり、最新の電気自動車用Ni-Zn蓄電池10kWhでは、
29.9kg + 29.9kg X (1/4) = 37.4kg
の電池重量を見込めるので、エネルギー密度にして
10kWh/37.4 = 267Wh/kg
となるから、現在、EVに採用のLiイオン蓄電池は
160Wh/kg ; エネルギー密度
と言われる数値と比較して、そのエネルギー密度の大きさに
格段の相違があるのは明らかでしょう。

しかも、安全、超安価、長寿命を達成するNi-Zn蓄電池こそ、
電気自動車=EVに最適のバッテリーと言えるでしょう。
そして、10kWh容量のNi-Zn蓄電池を米GMシボレー・ボルト
に搭載すれば、その1充電走行距離は150Wh/kmの基準から
10kWhの充電量に対して150Wh/kmで割れば、66.7kmを得る。
この数値は、米国車の保有者のうち約78%は通勤用として
ガソリンを全く消費しない車両の運用を示すことになる。

また、バッテリーの推定製造コストは、$100 per 1kWhの下では
$1,000となるから、現行のLiイオン蓄電池のそれより、かなりの
価格乖離=カイリが見られるでしょう。

なお、日本の湯浅電池(現・GSユアサ)は、かつてニッケル・亜鉛
蓄電池を試作したことがあります。また日本電池(現・GSユアサ)
はフランスの大手電池メーカーのSAFT社とニッケル・カドニウム
蓄電池の製造でGSサフト社を設立した経緯から、ニッケル・亜鉛
蓄電池の開発に注目して欲しいものです。

《参照資料》
[*1] ダヴィッド・リンデン 『最新 電池ハンドブック』 p.495-508
   (株)朝倉書店 1996年12月20日初版第1刷
[*2] 日本経済新聞 2017/01/29 「そこが知りたい EVの波 どう乗る?」
    住友化学社長・十倉雅和氏談 [聞き手]佐藤浩実・記者
    「米エネルギー省は15年に1キロワット時あたり268ドル
    だった電池の生産コストを、20年にガソリン車と戦える
    125ドルまで下げようとしている。
    10年前は1千ドルを超えていたことを考えれば、技術
    革新の流れは止まらない」

kt5muse in May 19,2017
ジャンル:
ウェブログ
コメント   この記事についてブログを書く
この記事をはてなブックマークに追加
« 【埋め草ーMuseの場合 2... | トップ | 【埋め草ーMuseの場合 2... »

コメントを投稿


コメント利用規約に同意の上コメント投稿を行ってください。

数字4桁を入力し、投稿ボタンを押してください。

あわせて読む

トラックバック

この記事のトラックバック  Ping-URL
  • 30日以上前の記事に対するトラックバックは受け取らないよう設定されております。
  • 送信元の記事内容が半角英数のみのトラックバックは受け取らないよう設定されております。
  • このブログへのリンクがない記事からのトラックバックは受け取らないよう設定されております。
  • ※ブログ管理者のみ、編集画面で設定の変更が可能です。