<
彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる "招き猫”と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え(戦国時
代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした部隊編成のこと)の
兜(かぶと)を合体させて生まれたキャラクター。愛称「ひこにゃん」
14 憲 問 けんもん
------------------------------------------------------------------
「士にして居を懐(お)うは、もって士となすに足らず」(3)
「貧にして怨むことなきは難く、富みて馴ることなきは易し」(11)
「古の学者はおのれのためにし、今の学者は人のためにす」(25)
「君子は、その言のその行ないに過ぐるを恥ず」(29)
「人のおのれを知らざるを患えず。おのれの能無きを患う」(32)
------------------------------------------------------------------
5 有徳の人の発言には説得住がある。だが、説得性のある発言をする昔
が有徳だとは限らない。仁者は必ず有機がある。だが、勇気のあるものが
必ず仁者だとは言えない。(孔子)
子曰、有徳者必有言、有言者不必有徳、仁者必勇、勇者不必有仁。
Confucius said, "A man of virtue speaks good words. But a man
who speaks good words is not always a man of virtue.
A benevolent person has courage. But A courageous person is not
always a benevolent person."
【ポストエネルギー革命序論 191:アフターコロナ時代⑨】
現代社会のリスク、エネルギー以外も「分散の時代」
世界最大のバイオマス発電所CO2回収試験実施で合意
英Draxがイギリスのノースヨークシャー州に保有するバイオマス発電所に
て12カ月間にわたって行われるもので、三菱重工エンジニアリングが一日
約300kgのCO2を回収してバイオマス燃焼排ガスへの適用性と性能を確認す
る。同実験には、2種類のアミン吸収液「KS-1」および「KS-21」が用いら
れる予定である。KS-1は、これまで三菱重工エンジニアリングが納入した
CO2プラントに用いられてきたもので、KS-21は同社と関西電力との共同研
究により新たに開発されたもの。KS-21はKS-1と 比較して再生効率に優れ
、劣化も少ない。英Draxは、バイオマス発電とCO2 回収技術を組み合わせ
たBECCS(Bio Energy with Carbon dioxide Capture and Storage )を導
入することで、最大で年間1600万トンのCO2を削減する計画を立てている。
2050年までにCO2 の排出量を正味ゼロにするというイギリスの政策達成に
必要なCO2削減量の3分の1に相当する。関連記事 燃料電池×CO2回収で
目指す“究極の石炭火力発電”、実証が第3フェーズに燃料電池× CO2回
収で目指す。“究極の石炭火力発電”、実証が第3フェーズに 世界初CO2
を100%回収できる火力発電、米国で2017年に実証運転世界初CO2を100%
回収できる火力発電、米国で2017年に実証運転 進化するCO2分離・回収法、
2030年にコストを4分の1に低減進化するCO2 分離・回収法、2030年にコ
ストを4の1に低減体から放射されるCO2 の輸送に用いられる排煙脱硫装
置。 MHIENGは、1990年から関西電力株式会社と共同で燃焼排ガス向けCO2
回収技術(KM CDRProcess™)を商用化している、この分野における世界の
リーディングカンパニー。2020年6月現在、世界最大となるPetra Novaプ
ロジェクト(米国・テキサス州)向けを含む13のプラントで納入実績を有
しており、さらに現在2プラントが建設中である。
MHIENGの寺沢賢二社長は、私たちは技術供与を通じて、 Drax社と
ともにこのプロジェクトに参加できることを大変誇りに思っている。
このBECCSパイロットでの実証を踏まえて、将来的に英国のCO2排出
量を正味ゼロにする目標に貢献できるものと確信している。Drax社
では、今後、BECCS導入によって最大で年間1,600万トンのCO2 削減
が期待される。これは、英国政府の「2050年までにCO2 排出量正味
ゼロ」政策を達成するために必要なCO2削減量の分の1に相当する。
また地域の低炭素化を進め、5万5,000人の雇用を確保し、クリーン
な成長をもたらすことが見込まれていると離す。
❐ 特開2019-811536 酸性ガス除去装置及び酸性ガス除去方法
三菱重工エンジニアリング株式会社
【概要】
例えば石炭やバイオマス等をガス化炉でガス化したガス化ガスに含まれる
CO2とH2S、H2S等の酸性ガスを除去する技術として、従来より、アミ
ン吸収液等を用いた化学吸収法が用いられている。化学吸収法としては、
アミン系吸収剤を吸収液とし、吸収塔でガス中のCO2を吸収してリッチ溶
液とし、その吸収したCO2を含むリッチ溶液を再生塔に導入し、リボイラ
等の熱源によりCO2を放散させて、吸収液からCO2 を除去したリーン溶
液とし、このリーン溶液を再度吸収塔に導入して循環再利用する酸ガス除
去装置の技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。ガス中にNH3、
H2S、HCN等 の腐食原因物質が含まれる場合には、吸収塔で吸収液に
吸収された例えばNH3、H2S、HCN等の成分が再生塔から排出される
出口ガスの冷却時に発生する凝縮水中に蓄積するので、この不純物を含む
凝縮水に晒される塔頂凝縮器等装置材の腐食原因となるという問題がある。
また、吸収塔でCO2 と共に、例えばNH3 を吸収したリッチ溶液は再生塔
に供給され、再生塔に供給されたリッチ溶液からは加熱によりCO2とNH3
とを放散し、再生塔出口ガスに含まれる放散されたNH3は再生塔の塔頂で
の冷却装置の冷却により発生した凝縮水に再吸収される。この結果、再生
塔に凝縮水を導入する際、NH3 を含んだリッチ溶液が流下し、再生塔流
下液から再度NH3が放散するサイクルを繰り返えされる、という問題があ
る。上述のサイクルに加えて、吸収塔では例えばNH3を放散したリーン溶
液に絶えず連続して導入される未処理ガス中のNH3が新たに吸収されるた
め、NH3 がリッチ溶液から連続的に再生塔内に供給され、再生塔内凝縮
水にNH3が蓄積、濃縮されるという問題がある。
この腐食への対応として、1)凝縮水をパージする方法、2)吸収塔上流
での水洗等によるNH3の前処理除去方法、3)再生塔上流或いは再生塔出
口ガス中の水分の凝縮部への腐食抑制剤を添加する方法、4)凝縮水から
のNH3のストリッピング処理方法、5)耐食性材料を採用する方法の種々
の対策が行われている。
図1
【符号の説明】
10A~10C、10D-1~10D-3 酸性ガス除去装置 11 導
入ガス(ガス) 12 CO2吸収液 12A リッチ溶液 12B リー
ン溶液 13A CO2吸収部 13 CO2吸収塔 14 吸収液再生塔
41 同伴ガス 42 冷却器 43 気液分離器 44 再生塔凝縮水
45 CO2ガス 46 還流水循環ポンプ 50 リッチ溶液供給ライン
51 リッチ溶液ポンプ 52 リッチ・リーン溶液熱交換器 53 リー
ン溶液供給ライン
【要点】
図1のごとく、酸性ガス吸収液を再生させる再生塔14の塔頂部から排出
される腐食原因物質、酸性ガスを同伴する同伴ガス41から、水分を凝縮
する再生塔凝縮部40を酸性ガス再生塔に備え、再生塔凝縮部40が、同
伴ガス41を再生塔の塔頂部から排出するガス排出ラインと、排出ライン
に介装された冷却器42と、冷却により水蒸気が凝縮された再生塔凝縮水
44とCO2ガスとを分離する気液分離器43と、再生塔凝縮水44をリッ
チ溶液導入部14aよりも塔頂部側に還流する還流ライン40bと、還流
ライン40bにより導入した凝縮水44を貯留する凝縮水受け部14eと
、凝縮水受け部14eの凝縮水抜出部14fから凝縮水44を抜出し、リ
ーン溶液供給ライン53に接続する第1の凝縮水抜出ライン14g-1と、
を具備することで再生塔での凝縮水中の腐食原因物質の低減が可能となる
酸性ガス除去装置及び酸性ガス除去方法の提供。
✔ バイオマスと二酸化炭素の回収システム、この実証実験が成功すれば
大きく「オールバイオマスシステム」事業が現実のものとなるだろう。
高性能で廉価な鉛蓄電池の逆襲
長い歴史を持ち“枯れた”技術ともいわれる鉛蓄電池に進化の余地が残っ
ていたという。古河電気工業と古河電池が共同開発したと発表した「バイ
ポーラ(双極性)型」の鉛蓄電池。再生可能エネルギーで発電した電力を
蓄える定置用蓄電池の用途で、リチウムイオン電池をしのぐ性能を実現す
る可能性を秘める。そして、バイポーラ型の鉛蓄電池は夢の電池だ。2018
年にリチウムイオン電池には冷却に大量の電気を使うという課題があるこ
とが分かり開発に着手し----電力貯蔵用の蓄電池として、設置面積あたり
のエネルギー量でリチウムイオン電池を上回る----実現する。つまり、従
来の鉛蓄電池に比べてエネルギー密度を最大2倍にできたことでリチウム
イオン電池超えが見えてきが、バイポーラ型の鉛蓄電池の量産は「今回が
世界初」という。21年にサンプル出荷を始め、22年に製品出荷を開始する
計画である。
バイポーラ型の鉛蓄電池は、1枚の電極基板の表と裏にそれぞれ正極と負極
を備えるセルを積層する構造である。従来の鉛蓄電池で電極に採用してい
た鉛板を、薄い鉛箔に置き換えたことで材料の使用量を減らせた。これに
より、質量エネルギー密度は従来の鉛蓄電池の約2倍、体積エネルギー密
度は同約1.5倍を実現した。質量や体積だけでなく、コスト面でも大幅に
削減した。バイポーラ型にする発想は昔からあり、多くの企業が開発を進
めてきた。だが、3つの技術課題を解決できずに実用化に至っていなかっ
た。
①集電体である鉛箔を薄いままに保ちつつ、長寿命化を実現
②セル同士の仕切り板の役割を果たす樹脂プレートの成形
③鉛箔と樹脂プレートの異種材料接合
古川グループは、「世紀を超えて培ってきた素材力を核として、絶え間な
い技術革新により、真に豊かで持続可能な社会の実現に貢献します。」を
基本理念に掲げて、4つのコア技術(メタル・ポリマー・フォトニクス・
高周波)を軸に、事業活動をしています。さらに、国連で採択された「持
続可能な開発目標(SDGs)」を念頭に置き、当社グループの事業領域を明
確にした「古河電工グループビジョン2030」を策定し、「地球環境を守り
、安全・安心・快適な生活を実現するため、情報/エネルギー/モビリティ
が融合した社会基盤を創る。」に向けた取り組みを進めている。
❐ 特開2020-087587 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法
株式会社豊田自動織機
【概要】
従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方の面に正極が形成され、他方
の面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られ
ている。例えば、特許文献1に開示されたバイポーラ電池は、複数のバイ
ポーラ>電極が積層された電極積層体と、電極積層体の側面に設けられたポ
リプロピレン製のセルケーシング(封止体)と、を備えている。バイポー
ラ電極の縁部には、ポリプロピレン層が設けられており、バイポーラ電極
とセルケーシングとは、ポリプロピレン層を介して一体成形により強固に
固着されている。これにより、電解液を封止することができる。上述した
ような蓄電モジュールでは、電極積層体における積層方向の一端に、内面
に負極が形成された電極板からなる負極終端電極が配置されている。この
負極終端電極の電極板についても封止体によって封止されているが、電解
液がアルカリ溶液からなる場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、
電解液が負極終端電極の電極板上を伝わり、封止体と当該電極板との間を
通って当該電極板の外面側に滲み出ることがある。
本発明の一側面は、上記課題の解決のためになされたものであり、電解液
の漏れを抑制可能な蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法を提供
する。
【要約】
図2のごとく、蓄電モジュール4は、積層方向Dに沿って積層された複数
の電極Eを含む電極積層体11と、電極板15の縁部15cに溶着され、
隣り合う電極E,Eの間に内部空間Vを形成すると共に内部空間Vを封止
する封止体12と、内部空間Vに収容されたアルカリ溶液を含む電解液と
を備える。封止体12は、縁部15cに結合された複数の第1封止部21
と、複数の第1封止部21を外側から包囲するように複数の第1封止部
21に結合された第2封止部22と、第2封止部22に設けられたゲート
痕と、を含む。ゲート痕は、負極終端電極18よりも正極終端電極19の
近くに設けられた電解液の漏れを抑制可能な蓄電モジュール及び蓄電モジ
ュールの製造方法の提供。
【符号の説明】
4…蓄電モジュール、11…電極積層体、12…封止体、14…バイポー
ラ電極、15…電極板、15c…縁部、18…負極終端電極、19…正極
終端電極、20…金属板、21…第1封止部、22…第2封止部、40
ゲート痕、E…電極、M…型、V…内部空間、VA…余剰空間、VB…余
剰空間。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 第1方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、
前記電極の縁部に溶着され、隣り合う前記電極の間に内部空間を形成す
ると共に前記内部空間を封止する封止体と、前記内部空間に収容されたア
ルカリ溶液を含む電解液と、を備え、前記複数の電極は、複数のバイポー
ラ電極と、前記積層体の前記第1方向の一端に配置された負極終端電極と、
前記積層体の前記第1方向の他端に配置された正極終端電極と、を含み、
前記封止体は、前記複数の電極の縁部に結合された複数の第1封止部と、
前記複数の第1封止部を外側から包囲するように前記複数の第1封止部に
結合された第2封止部と、前記第2封止部に設けられたゲート痕と、を含
み、前記ゲート痕は、前記負極終端電極よりも前記正極終端電極の近くに
設けられている、蓄電モジュール。
【請求項2】 前記第1方向から見て、前記ゲート痕は前記積層体の外側
に設けられている、請求項1に記載の蓄電モジュール。
【請求項3】前記ゲート痕は、前記第1方向において前記積層体から離間
している、請求項1又は2に記載の蓄電モジュール。
【請求項4】 前記電極は、電極板を含み、前記電極板は、粗面化されて
いる、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
【請求項5】 前記負極終端電極に対して前記第1方向の外側に配置され
た金属板を更に備え、 前記第1封止部と前記負極終端電極と前記金属板
とによって、余剰空間が形成されている、請求項1~4のいずれか一項に
記載の蓄電モジュール。
【請求項6】
第1方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体であって、前記複数
の電極は、複数のバイポーラ電極と、前記積層体の前記第1方向の一端に
配置された負極終端電極と、前記積層体の前記第1方向の他端に配置され
た正極終端電極と、を含む、積層体と、前記電極の縁部に溶着され、隣り
合う前記電極の間に内部空間を形成すると共に前記内部空間を封止する封
止体と、前記内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え
る蓄電モジュールの製造方法であって、 前記複数の電極の縁部に複数の
第1封止部が溶着された前記積層体を型の内部に配置する工程と、前記型
の内部に樹脂を注入して前記複数の第1封止部の外側に第2封止部を形成
する工程と、を含み、前記形成する工程において、前記負極終端電極より
も前記正極終端電極の近くから樹脂を注入する、蓄電モジュールの製造方
法。
【請求項7】前記配置する工程において、前記負極終端電極が前記積層体
の鉛直方向の下端となると共に、前記正極終端電極が前記積層体の鉛直方
向の上端となるように前記積層体を配置し、 前記形成する工程において、
前記積層体の鉛直方向の上側から樹脂を注入する、請求項6に記載の蓄電
モジュールの製造方法。
【請求項8】
前記負極終端電極が前記積層体の鉛直方向の上端となると共に、前記正極
終端電極が前記積層体の鉛直方向の下端となるように、前記封止体が形成
された前記積層体を反転する工程を更に含む、請求項6又は7に記載の蓄
電モジュールの製造方法。
❐ 特表2018-516438 アノード活物質、カソード活物質及び固体電
解質のためのナノ加工コーティング並びにナノ加工コーティングを
含む電池の製造方法 ニューマティコート テクノロジーズ リミ
ティド ライアビリティ カンパニー
【概要】
本開示の実施形態は、電気化学セル構成材料のある種の上にナノ加工コー
ティング(nano-engineered coating)を有する電池に関する。より詳細
には、本開示の実施形態は、アノード活物質、カソード活物質、及び固体
電解質のためのナノ加工コーティング、並びにこれらのコーティングを含
む電池の製造方法に関するもので、現代の電池は、性能を劣化しうる様々
な現象の難点がある。①劣化は、抵抗、電荷貯蔵イオンの量、電極中のイ
オン貯蔵サイトの数、電極中のイオン貯蔵サイトの性質、電解質の量、及
び、最終的には電池の容量、電力及び電圧に影響を及ぼし得る。②抵抗の
成分は、層間のガス形成ポケット(すなわち離層(delamination))、電
解質中の電荷貯蔵イオン塩の欠乏、電解質成分の量の減少(すなわちドラ
イアウト(dryout))、電極の機械的劣化、カソードの固体電解質界面(
SEI)又は表面の相変態、及びアノードのSEIであることがある。
③液体電解質電池は、活物質のスラリーを集電体上に適用し、反対極性の
2つの電極を形成することにより電極を形成することによって作製するこ
とができる。④セルは、反対極性の2つの電極の間に配置されたセパレー
ターと電解質のサンドイッチとして形成されてもよい。④カソードは、ア
ルミニウム集電体に活物質をコーティングすることにより形成することが
できる。⑤アノードは、銅集電体に活物質をコーティングすることにより
形成することができる。典型的には、活物質粒子は、スラリーが集電体に
適用されて電極を形成する前にはコーティングされない。⑥バリエーショ
ンとしては、モノポーラー、バイポーラー、擬バイポーラー(pseudo-bi-
polar)の幾何学的配置が挙げられる。⑦固体電解質電池は、材料の層を
順次構築することによって作製することができる。例えば、集電体層を堆
積し、次に、カソード層を堆積させ、次に、固体電解質層を堆積させ、次
に、アノード層を堆積させ、次に、第2の集電体層を堆積させ、次に、セ
ル集成体を封入する。この場合にも、活物質は、典型的には、様々な層を
堆積する前にコーティングされない。⑧活物質及び固体電解質のコーティ
ングは、当該技術分野では示唆又は教示されていない。むしろ、当業者は、
内部抵抗を減少させるよう努力しており、活物質又は固体電解質をコーテ
ィングすることは抵抗を増加させる傾向があり、逆効果であると理解する。
⑨液体電解質電池の場合と同様に、バリエーションとしては、モノポーラ
ー、バイポーラー、擬バイポーラー(pseudo-bi-polar)の幾何学的配置
が挙げられる。⑩ 液体電解質又は固体電解質型のいずれにおいても、様
々な副反応が材料の抵抗を増加させるであろう。例えば、材料が空気又は
酸素に曝されると、それらは酸化して、より高い抵抗の領域を生じうる。
より高抵抗のこれらの領域は、材料中を移動し、抵抗を増大させ、電池の
容量及びサイクル寿命を低下させるおそれがある。⑪正極では、これらの
酸化反応の結果として、拡散分極障壁が形成されることがある。同様に、
電解質中に拡散分極障壁が形成されることがある。負極では、固体電解質
界面(SEI)層が形成されることがある。本開示における参照を容易に
するために、「拡散分極障壁」、「濃度分極層」及び「固体電解質界面層」
を、「固体電解質界面」又は「SEI」層と呼ぶ。⑫電極表面の電気化学
的反応、すなわちカソードでの酸化とアノードでの還元のために、SEI
層は形成される。電解質は、様々な化学種、化学種の中でも、主に、水素、
炭素及びフッ素を提供してこれらの副反応を容易にすることによって、こ
れらの副反応にあずかる。これは、反応生成物の中でも、酸素、二酸化炭
素、フッ化水素、マンガン、リチウムイオン、水酸化リチウム、二水酸化
リチウム及びカルボン酸リチウム、及び他の望ましくないリチウム種の発
生をもたらす可能性がある。リチウムイオン、ナトリウムイオン、マグネ
シウムイオン、リチウム-硫黄、チタン酸リチウム、固体リチウムを含む
⑫種々の電気化学物質や、他の電気化学物質を含む固体電池が、これらの
副反応による影響を受けるであろう。これらの副反応は、経時的に及びサ
イクル中にSEI層の厚さの増大をもたらす。これらの副反応は、サイク
ル寿命にわたって、抵抗の増大、容量の減衰(capacity fade)、電力の
減衰(power fade)及び電圧の減衰(voltage fade)をもたらすおそれが
ある。
⑫これらの酸化反応の原因となる3つのメカニズムが知られている。❶電
解質の液体中で種々の反応が起こる。様々な塩及び添加剤が、典型的には、
電解質配合物に使用される。それぞれは、分解してSEI層の形成及び成
長に寄与し得る化学種を提供することができる。例えば、電解質はリチウ
ム六フッ化物(LiPF6)を含んでもよい。特に、LiPF6の強ルイス
酸PF5への還元は、電解質(EC)のエチレンカーボネート溶媒との開
環反応を促進し、Li+イオンの存在下でアノード活物質表面を汚染する。
また、電極(良好なSEI層)の表面上での不溶性有機及び無機リチウム
化学種の形成を開始する。良好なSEI層はLi+イオン伝導体であるが、
電子流に対して絶縁体である。安定なSEI層は、負極でのさらなる電解
質溶媒の還元を防止する。しかし、SEI層中の準安定化学種ROCO2
Liは、高温又は触媒化合物、例えばNi2+又はMn2+イオンの存在下
で、より安定な化合物Li2CO3及びLiFに分解することができる。こ
れらの副反応生成物は多孔質であり、負の活物質表面をより電解質分解反
応に曝し、当該分解反応は電極表面上の様々な層の形成を促進する。これ
らの層は、電極/電解質界面でのリチウムイオンの損失/消費をもたらし、
不可逆容量及び電力の減衰の主な原因の1つである。❷典型的な液体電解
質配合物は、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(D
EC)及びジメチルカーボネート(DMC)溶媒を含有する。ECは高反
応性であり、アノード表面で1電子還元反応を容易に受ける。EC分子は、
他の溶媒分子と比較してその高い誘電率及び極性のために、好ましくは反
応する(溶媒和反応)。電解質の分解は、負の活物質粒子中へのLi+の
インターカレーションの間に開始される。式1に示されているように、電
子が電極から電解質塩(典型的にはLiPF6)に移動して、ルイス酸及
びフッ化リチウムを生成する自己触媒プロセスを開始する。ルイス酸PF5
は、電解質中の水又はアルコールの不純物とさらに反応(式2及び3)し
てHF及びPOF3を生成する。
【化1】
電解質の様々な他の成分は、活物質との相互作用により同様のプロセスを
受け、より多くのフッ素化化合物及びCO2を生成することがある。高い
充電状態(高電圧)又は高電圧材料が電池電極の製造に使用される場合、
例えばニッケル富化化合物、分解反応はよりいっそう電気化学的に有利で
ある。
❸反応は活物質の表面上で起こり得る。活物質の表面は、ニッケルに富ん
でいてもよく、又は他の遷移金属が富化されていてもよく、ニッケルは、
様々な副反応を開始する、促す、助長する又は促進する触媒活性を提供す
ることができる。活物質の表面における副反応としては、カソードでの酸
化、アノードでの還元、及び、表面で開始する相転移反応が挙げられ、活
物質のバルクにわたって進行する。例えば、カソード活物質はニッケル-
マンガン-コバルト酸化物(NMC)を含むことができる。NMCは、表
面で相転移を起こしてニッケル酸化物又はスピネル形のリチウムマンガン
酸化物を形成することができる。これは、CO2、MN2+、HF、及び様
々な酸化化学種の発生をもたらす。これらは、アノード表面上にSEIを
形成し得る。
さらに、結晶格子内にリチウムイオンを収容するのに、活物質のカソード
表面上の残りの改質された結晶構造中に利用可能な空間がより少なくなる。
これにより容量が減少する。また、これらの相は、元の構造よりもインタ
ーカレーション電圧が低く、電圧の減衰をもたらすおそれがある。これら
の二次的な相がより多く発生するほど、リチウムイオンを貯蔵する能力の
低下及び電圧の減衰がより大きくなる。これらの変化は不可逆的である。
そのため、これらの副反応で失われた容量は、電池のサイクリングで回復
することはできない。
❹NMCのスピネルへのバルク転移により容量と電圧も低下する。これら
の反応は、表面で開始してバルク材料にわたって進行しうる。これらのス
ピネル転移反応は、電解質の分解又は酸化還元反応に依存しない。むしろ、
スピネルはより低いエネルギー状態を有するより安定な結晶形態であり、
その形成は熱力学的に有利である。これらのSEI反応は、活物質及び/
又は電極上で経時的に蓄積し、より厚く成長する不動態化層の厚さの増加
によって、抵抗を増加させるおそれがある。濃度勾配がSEI中で形成さ
れることがある。電解質が特定のイオン性化学種を消耗することがある。
マンガンなどの他の元素が、反応のアノード側で分解され、リチウムの拡
散を遅らせ、イオン移動抵抗を増加させるおそれがある。
これまでの取り組みには、活物質の電気伝導性を改善するために、原子層
堆積(ALD)によって電池のアノード又はカソードに材料層を適用する
ものがあった。例えば、参照によりその全内容が本明細書に援用される、
「リチウム空気電池での使用のための多孔質炭素のコーティング(Coating
of Porous Carbon for Use in Lithium Air Batteries)」についてのAmine
らの米国特許第9,005,816号を参照。Amineは、導電性を高めるために炭素
を析出させた。このアプローチの1つの欠点は、上記副反応のカソード及
び/又はアノード表面での化学経路が変わらないことである。Amineのコ
ーティングは加工されない。むしろ、熱力学的に好ましい材料が形成され
る。活物質は、高度に電気伝導性でないセラミック酸化物である。Amine
は副反応を阻止するのではなく、電気伝導性を高めるために炭素を析出さ
せた。導電性材料を堆積させると、充電レートは向上するが、これらの副
反応を阻止することはできない。特に、Amineのコーティングが電気伝
導性で多孔質であるという事実を考慮すると、上記の副反応機構は引き続
き作用するであろう。上述の先行技術に関連する問題に加えて、本開示は、
以下の問題の1つ以上を解決することを目的とする:電極/電解質界面で
の二次副反応によるSEI層の成長及び分解;活物質又は電極上の不動態
化層の経時的な厚さの増加に起因する接触抵抗;有利な表面エネルギーラ
ンドスケープによる相変態;より高いリチウム拡散障壁によるレート能力
の低下;カソード/アノード溶解プロセス;自己放電を引き起こす望まし
くないイオン性シャトリング反応。
例えば、リチウムイオン電池の場合、本開示によって対処することができ
る問題としては、内部に伝播して、容量、電圧減衰及び抵抗増大を引き起
こす二元金属酸化物構造体の表面形成が挙げられる。本開示によって対処
することができる問題としては、電解質(したがって結果的にLiイオン)
を消耗させ、HFを生成して遷移金属の溶解を引き起こす高電圧(例えば、
電荷の頂部)での電解質酸化が挙げられる。遷移金属の溶解はカソード表
面の構造を変化させ、それによってLi輸送抵抗を増加させる。遷移金属イ
オン及び電解質酸化生成物の両方がアノードにシャトルして、自己放電及
び過剰なSEI形成を引き起こし、電解質をさらに消耗させる。遷移金属
の堆積は、SEIのLi輸送抵抗も増加させる。電解質の酸化は、電極を
離層させるガスも生成する。本開示によって対処することができる問題と
しては、電圧、容量及び電力の減衰を引き起こすいくつかのプロセスをも
たらす、表面へのNiの表面への偏析も挙げられる。当該いくつかのプロ
セスとしては、より高いLi拡散障壁(不十分なレート能力及びサイクル
性)、電解質の酸化やカソード/電解質界面の劣化といった様々な問題が
ある高電圧での電解質のNi4+との反応、及びMn3+還元(これはスピ
ネル形成を引き起こしうる)をもたらす低下したNi-Mn相互作用。本
開示によって対処できる問題としては、表面からのスピネル相及び岩塩相
核の形成及び伝播も挙げられる(電圧減衰)。スピネル相は、一般的に、
層状構造物よりも低い容量を有する(容量減退)。
容量、電圧及び電力減衰を引き起こす上述の劣化メカニズムに対処するた
めの様々な手法が開発されている。しかしながら、これらの手法は、基本
的なメカニズムに直接的に対処するものではなく、そのため、せいぜい部
分的にしか有効ではない。これらの手法としては、新規なカソード材料又
はドーパントの使用、新規な合成(例えば熱水支援)、化学的活性化、事
前リチウム化(pre-lithiation)、粒度分布の最適化、カソード構造化(
例えば、均一な金属カチオン分布、コア-シェル又は傾斜金属分布、並び
に一次粒子及び二次粒子の最適化)、並びに電解質の最適化が挙げられる。
上記の手法により、高エネルギー電池のサイクル寿命の改善が見られるこ
とは珍しくない。しかし、層状構造からスピネル結晶構造へのカソード構
造の転移などの基本的な劣化メカニズムが完全に回避されたとは示されて
いない。例えば、電解質添加剤、特にビニレンカーボネート(VC)を含
む相乗添加剤の組み合わせは、電解質の酸化速度及び容量の減衰を減少さ
せることが示されている。しかし、これらのプロセスは依然として起こり
最大改善度はしばしば50%未満であることが示されている。
全ての従来の手法の共通の欠点は、全ての劣化メカニズムが開始する部位
であるカソード及びアノード表面に存在する化学経路を変化させないこと
である。例えば、電解質組成及びカソード組成の変化は、表面で起こるプ
ロセスの速度を変化させる可能性があるが、電解質とカソードとの間の接
触部位を除去しない。望ましくない化学経路を遮断する新しい電池設計が
必要とされている。(中略)図3は、本開示の一実施形態の電池100の
概略図である。電池100は、Liイオン電池、あるいは、例えば鉛蓄電
池、ニッケル金属水素化物、又は他の電気化学に基づく電池などの他の電
池であってもよい。電池100は、それぞれ正端子及び負端子120及び
130を有するケーシング110を含むことができる。ケーシング110
内には、一連のアノード140及びカソード150が配置されている。ア
ノード140はグラファイトを含んでもよい。いくつかの実施形態におい
て、アノード140は様々な材料組成を有することができる。同様に、カ
ソード150は、ニッケル-マンガン-コバルト(NMC)を含むことが
できる。いくつかの実施形態において、カソード150は、様々な材料組
成を有することができる。(後略)
【要約】
本開示は、電池の腐食を低減し、サイクル寿命を向上させるための、カソ
ード活物質、アノード活物質及び固体電解質材料のためのナノ加工コーテ
ィング、並びに開示するコーティングを適用する方法に関する。厚さ10
0nm以下の保護コーティングにより被覆された固体電解質粒子を有する
固体電解質層を含む固体電池も開示される。保護コーティングは、原子層
堆積(ALD)又は分子層堆積(MLD)によって得られる。さらに、第
1の固体電解質コーティングにより被覆された多孔質の足場を含む、固体
電池用の固体電解質層が開示される。固体電解質コーティングは、60μ
m以下の厚さを有し、少なくとも20%(もしくは好ましくは少なくとも
40%又は少なくとも50%)の質量配合量を有する。さらに、固体電池
用のカソード複合材料層が開示される(上図1、2参照)。
✔ 詳細はわからないが、参考特許事例2件を参考にすれば本件は、ほぼ
検討がつくと考えます。
直接肌に触れることなく約1秒で額の皮膚温度を測定できる体温計
6月8日、オムロン ヘルスケア株式会社、皮膚に接触することなく額か
ら放射される赤外線で体温を測定できる「オムロン 皮膚赤外線体温計 MC
-720、以下:皮膚赤外線体温計」1万本を全国知事会に寄付。現在、新型コ
ロナウイルス感染症の拡大防止策の徹底や受診希望者の増加、新たな医療
施設の増加に伴い、発熱の有無のスクリーニングを衛生的かつ簡単に実施
したいというニーズが高まっている。今後は、学校や公共施設などが再開
することより、これらのニーズはさらに広がっていくことが予想される。
今回寄付する「皮膚赤外線体温計」は、直接肌に触れることなく約1秒で
額の皮膚温度を測定し、それをもとに舌下で測定した体温に換算して表示
する体温計です。測定時間が短く非接触型なので、多くの人の体温を短時
間に測定したいときに役立つ。また、皮膚への接触がないので、測定ごと
に消毒作業をすることなく衛生的に検温できるという。
自治会も非接触式検温計を備えに保管しておけばというので調べてみると
このコロナ禍で、通販商品としてたくさん掲載配信されているが、MC-720
型が市販されていない。ほかの商品は、測定精度や品質が見た目悪そう(
安かろう、悪かろう)。オムロンヘルスケア社のそれはは検出限界は0.08
℃と記載されているが、そのほかはない。最も、かっては0.1℃が常識で
あった。そんな訳で一旦はあきらめかけたが、残件扱いにする。
【MC-720の特徴】
・赤外線をセンサでとらえ、舌下で測定した体温に換算した値を表示。
・肌に 触れずに測定できるので衛生的。
・医療機関・学校・施設など多くの人を対象とした検温が簡単におこなえ
ます。
・25回分の検温データを保存。
❐ 特開2005-128034 放射温度計 オムロンヘルスケア株式会社
【概要】
例えば特開平8-145800号公報に開示されている方式で測定する赤
外線体温計が知られている。この赤外線体温計は赤外線センサと、耳孔か
らの赤外線を取り込むプローブと、赤外線センサ自身の温度を検出する温
度センサと、赤外線センサの出力及び温度センサの出力を増幅するプリア
ンプ(増幅器)と、プリアンプによって増幅された赤外線センサの出力及
び温度センサの出力をA/D変換するA/Dコンバータと、A/D変換された赤外
線センサの出力及び温度センサの出力から測定対象の温度を算出するCPU
とを備えている。このような赤外線体温計では、CPUがデジタルデータと
して取り込んだ赤外線センサの出力及び温度センサの出力から所定の算出
式に基づき、測定対象の温度を算出している。しかしながら、上記のよう
な従来技術の場合には、赤外線体温計を構成する電子回路部品の素子性能、
回路構成に依存する誤差要因や環境温度の影響により測定精度あるいは測
定信頼性を上げることが困難となっている。記構成のような赤外線体温計
で使用する温度センサとしては、サーミスタ等の測温抵抗材料が使用され
る場合が多く、これは抵抗値の変化に基づいて赤外線センサ自身の温度を
測定するものであるため、そのサーミスタの抵抗値を検出するための回路
が、絶縁漏れ抵抗を通じて赤外線センサの出力回路に、等価的に並列接続
取り込まれることにより、赤外線センサの出力をリークさせて、その一部
がCPUに取り込まれることとなり、放射温度計を構成する回路部品の素子
特性や回路構成による誤差要因を排除し、高精度の測定が可能な放射温度
計を提供できる。
符号の説明1 赤外線センサ 1A サーモパイル 2 温度センサ
2A サーミスタ 3 増幅器 4 A/Dコンバータ 5 CPU 10 信号選択
回路 11 基準電圧
【要約】
図6のごとく、本放射体温計は、測定対象から放射される赤外線の量に応
じたセンサ出力信号を出力する赤外線センサと、前記赤外線センサに接触
する状態で設けられ前記赤外線センサ自身の温度に応じたセンサ温度信号
を出力する温度センサと、前記センサ出力信号及び前記センサ温度信号を
受け取り、これらに基づいて測定対象の温度を算出する制御部と、前記
センサ出力信号が前記赤外線センサから前記制御部に与えられる場合に、
前記温度センサと前記赤外線センサとが接触していることに起因して生じ
る漏れ電流が前記センサ出力信号に影響を与えることを防止する接触漏れ
電流防止手段とを備えることで、電子回路部品の素子性能、回路構成に依
存する誤差要因や環境温度の影響を排除し、測定精度及び測定信頼性を
向上させることが可能な放射体温計を提供する。
● 今夜のアラカルト
オリーブオイルを使った冷やしレモンラーメンの作り方
スープは鶏ガラスープの素と濃縮めんつゆ、氷を使って作り、ここに茹で
たての中華麺を入れ、スープの氷で麺を締めて作る。こうすることで薄味
でも麺に味が入る。具はサラダチキンと、たっぷり薬味。仕上げにスペイ
ン産のエクストラバージンオリーブオイルをかける。レモンとオリーブオ
イルの風味が美味しい、ヘルシーな冷しラーメン。
✔ 即席麺を使っても美味しいとテレビ放送されていたので時間があれば
チャレンジすることに。
●今夜の名言:野球の魅力はどんなところかと聞かれたときの言葉
団体競技なんですけど、個人競技だというところ。『チームが勝てばそれ
でいいか』というと、全然そんなことはないですよね。個人としても結果
を残さないと生きていくことができません。その厳しさが魅力であること
は間違いないかな。
✔ ビジネスマンに通じる率直かつ名言。「少しずつ前に進んでいるとい
う感覚は、人間としてすごく大事」も"クール"でいいですね。