日本触媒

　日本触媒は19日、独自技術により開発した「亜鉛電池用セパレータ」と「亜鉛負極」に、活性炭を組み合わせることにより新しい亜鉛蓄電池「カーボン‐亜鉛ハイブリッド畜電池」を開発したと発表した。

　この新規蓄電池は、主な構成要素が水・炭・亜鉛と資源的に豊富でかつ毒性のない材料で作れることが特徴。水系電池であるために燃える心配がなく、かつ出力性能・低温性能に優れている。

　また、課題とされてきた寿命についても、1万サイクル以上の長寿命性能を実現。従来、鉛蓄電池が使用されている車載バッテリーなどへの展開のほかに、活発化する自然エネルギーの電力貯蔵などの新しい用途展開が期待される。

　亜鉛蓄電池は、小型・軽量化により市場が拡大しているリチウムイオン電池に対し、高い安全性、高い環境調和性、元素戦略的利点もあり、次世代蓄電池の一翼を担うことが期待されている。しかし、最大の弱点は寿命で、乾電池には使えても蓄電池として使えないことが常識だった。

　これは、充放電を繰り返すと、亜鉛電極からデンドライト（針状結晶）が対極へ向かって成長し、正極と負極が短絡しやすいことが原因。そこで、同社は鉱物粉末をシート化した独自構造のセパレーターと、デンドライトによる短絡を抑制しさらに充放電サイクル劣化を抑える独自の亜鉛負極材料を創出。これら要素技術を組み合わせて「カーボン‐亜鉛ハイブリッド畜電池」を開発した。

　正極には活性炭を用い物理容量である電気二重層容量を利用し、負極には亜鉛を使用して電気化学反応を行うため、物理容量と化学容量のハイブリッド電池となっている。電気二重層キャパシタ（EDLC）の長所である高出力特性・長寿命特性を持ちながら、亜鉛負極で理論的に静電容量が二倍になり、カーボン‐亜鉛間に起電力を持てるため高容量化を実現した。

　さらに、亜鉛負極側を薄く設計できるため、正極活性炭をより多く搭載でき、EDLCの5~10倍の容量になることで鉛蓄電池同等の容量性能を得ている。

　一方、新規蓄電池は、キャパシタの高出力をそのままに、マイナス20℃以下の低温でも充放電駆動が可能なことが特徴。亜鉛は、電気化学反応が非常に高速で行える物質であるため、キャパシタの高速応答に追従できるとともに、低温～高温まであらゆる温度環境下で動作ができる。さらに、今回開発したセパレータ／亜鉛電極を用いることで長寿命化も達成した。

　すでに1万サイクル以上の寿命性能を観測しており、数百サイクル程度で交換寿命がくる鉛蓄電池と比較すると百倍以上となっている。今回のハイブリッド亜鉛蓄電池と亜鉛電池用セパレータは、東京ビッグサイト（青海展示棟）で開催される「第11回国際二次電池展」（26～28日）の同社ブースにて展示される。

　日本触媒は17日、独自の有機無機複合技術とシート成形技術により、グリーン水素（再生可能エネルギー由来の水素）の製造に好適な、乾式でハンドリング性の良い、ガスバリア性に優れた、高効率のアルカリ水電解用セパレーターを開発したと発表した。このセパレーターにより、グリーン水素の普及をサポートし、CO2排出量削減に貢献する。

　地球温暖化防止のため、CO2排出量削減の取り組みが世界中で推進されているが、その一環として、水素で駆動する燃料電池が、車載用や家庭用などで利用が始まっている。現在、水素の代表的な製法はメタン水蒸気改質法だが、水素製造時にCO2が排出される欠点がある。

　そこで製造時にCO2を排出しない製法として、再生可能エネルギーを用いたアルカリ水電解が、近未来の水素供給法として世界各国で大規模実証プロジェクトが推進されている。

　アルカリ水電解用のセパレーターは、水素製造効率に大きく影響するキーマテリアルで、生成した水素と酸素を透過しないこと（高ガスバリア性）、および低い膜抵抗（高イオン伝導性）が要求される。

　高温・高濃度のアルカリ水という過酷な条件下で耐久性のある実用的なセパレーターは限られていたが、同社は独自の有機無機複合技術とシート成形技術により、これらの性能を両立したアルカリ水電解用セパレーターを開発することに成功した。

　このセパレーターを用いることにより、消費電力の抑制や、生成水素の純度向上といったメリットが期待される。なお今回の研究成果は、東京ビッグサイト（青海展示棟）で開催される「国際二次電池展」（2月26~28日）の同社出展ブースで展示される。