EV電池は塩湖生まれ

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日本は「技術は有るけど資源が無い国」と言う事が良くわかる記事ですね。

と言うか、資源が無いので技術で生き残るしかないけど。(; ̄ー ̄A

 

 

ソース元

自動車メーカー各社が開発にしのぎを削る電気自動車(EV)。

ガソリン車と比較される走行距離を伸ばすには、動力源となるリチウムイオン電池の性能向上が鍵を握る。

環太平洋経済連携協定(TPP)では多くの自動車部品で関税が即時撤廃される中、米国はEV用電池の関税撤廃を15年目とした。高性能電池の開発に取り組む日本と、原料の約8割を供給するチリの現場を追った。

日本で使う原料、8割はチリから

アタカマ塩湖。乾燥地帯のため水はほとんどなく、地表に塩が残る(チリ北部アントファガスタ州)

 

日本はリチウムイオン電池の原料となる炭酸リチウムを100%海外からの輸入に頼り、約8割が南米のチリから入ってくる。チリはリチウムの生産量でオーストラリアに次ぐ世界2位の生産大国だ。日本からチリへは直行便がないため、アメリカを経由しておよそ30時間かけ、首都サンティアゴに降り立つ。

 そこから国内線を乗り継ぎ、チリ北部アントファガスタ州へ。最寄りの都市からさらに車で数時間移動する。たどり着いたアタカマ塩湖は約30万ヘクタールあり、ボリビアのウユニ塩湖に次ぐ世界2位の広さだ。標高2000メートル以上に位置し、乾燥地帯でほとんど水がなく、表層にうっすらと塩をまとった景色が広がる。

 この塩湖の地層下にたまる水には豊富な鉱物が含まれている。その一つがリチウムだ。オーストラリアのリチウムは鉱石から取り出すが、チリでは塩湖の下にたまる水からリチウムを取り出す。

アタカマ塩湖の地層下からくみ上げた水をためるSQMの人工池(チリ北部アントファガスタ州)

 

リチウム、人工池で6%まで濃縮

チリのリチウム生産大手SQMは、この水から炭酸リチウムなどを生産する。塩湖の下からくみ上げた水を見渡す限り広がる人工池にため、天日で水分を蒸発させる。人工池の周りに積み上がる白い粒は、リチウムではなく塩だ。塩は水分が蒸発するにつれて出てくるため、その都度取り除いていく。人工池は濃縮度合いで色が異なる。

 くみ上げたばかりの水は透明で、リチウムの濃度は約0.2%程度だ。人工池で10カ月かけて6%まで濃縮すると黄色味を帯び、オイルのようにべたべたとしてくる。高台から望むと人工池は整然と並び、まるで青、白、黄色のパレットのように見えてくる。

 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構サンティアゴ事務所の山本邦仁所長は「アタカマ塩湖はアンデス山脈から流れ込んだ水が豊富で、リチウム濃度が高い。乾燥地帯のため水分が蒸発しやすく、低コストで安定して生産できる」と特徴をあげる。

見渡す限り広がるSQMの人工池(チリ北部アントファガスタ州)

およそ10カ月かけてリチウムの濃縮を6%にすると水は黄色になる(チリ北部アントファガスタ州)

SQMの生産量、世界シェア26%

人工池から車で3時間ほど離れた荒野に加工工場は建つ。濃縮した液体から不純物を取り除き、粉末状の炭酸リチウムなどを作る。粉末はサラサラした手触りだ。車載用電池の原料に使われるSQMの炭酸リチウムは世界市場の約3割に上ると国際会議で報告され、市場での高い信頼が伺える。

 2015年、SQMのリチウム化合物の収益は2億5300万米ドルで、生産量は世界シェア26%という。リチウム部門責任者、フェリペ・スミス営業本部長は「20年近く日本の電池部材メーカーと話し合いながら高品質な炭酸リチウムを供給してきた」と話す。世界のEV向けリチウムイオン電池需要は2015年-20年に年率約30%の伸びが見込まれている。

 広大なアタカマ塩湖の一部には、水が広がるチャクサ湖があり、フラミンゴが飛来する。SQMは環境保全の一環として、フラミンゴの保護活動に努めている。エコカーとして期待される電気自動車の動力となるバッテリーの原料、リチウムは大自然に眠る。

SQMが生産する粉末状の炭酸リチウム(チリ北部アントファガスタ州)

アタカマ塩湖内の一部に水が広がるチャクサ湖にフラミンゴが飛来する(チリ北部アントファガスタ州)

山形県米沢市にある山形大学有機エレクトロニクスイノベーションセンター蓄電デバイス部門の施設。

シャッターを開けると、国内外の自動車メーカーが発売したEVやハイブリッド車がずらりと並ぶ。それぞれの車両の前には、取り外された電池システムがむき出しのまま置かれている。

実際に搭載されたバッテリーや制御システム、モーターを解析することで、各車種のリチウムイオン電池に求められる性能を調べるためだ。万能な電池を作るのではなく、使用する機器の特性に合わせた電池設計と実証を行う。

同部門を率いる吉武秀哉教授は「物を売るための研究。売れる物を早く作る」とビジネスに直結した研究開発目的を話す。車載用のリチウムイオン電池では、すでに30社以上の材料メーカーなどと共同研究を進めている。

システム 車種ごとに設計

山形大学は飯豊町、山形銀行と共同で「山形大学xEV飯豊研究センター」を新たに開設した。世界最先端の高性能リチウムイオン電池の開発・製品化を目指すパイロットプラント(試作工場)で、材料開発から安全性の試験まで可能な「ワンストップ開発拠点」だ。

9月の完全開業に向け、設備の移転など準備を進めている。同センターには共同研究をする企業が入居するほか、この拠点を核に、飯豊町を蓄電関連企業の集積地にすることを目指している。

分解調査のため車両から取り出された電池システム(山形県米沢市)

 

走行距離50キロで「電欠」回避競う

甲高い爆音とは無縁な自動車レースが、小雨降るサーキットで静かにスタートした。日本電気自動車レース協会(JEVRA)が主催する「全日本EV-GPシリーズ」だ。

通常の自動車レースが走行性能の極限を競うのに対し、「電池に厳しい環境を作り、バッテリー性能の限界を競う」(富沢久哉事務局長)のが特徴。この日は全長1561メートルのコースを32周する50キロメートル大会。この距離設定がレースの鍵を握る。

一般走行では約200キロメートルの連続走行が可能なEVでも、最速を目指し走り続けると、30~40キロメートルで電池の残量が無くなる。いわゆるガス欠ならぬ「電欠」だ。あえて50キロメートルを走らせることで、ドライバーに求められるのは単なる運転テクニックだけではなくなる。

スピードを上げると電気の消費量も増えるため、他車と順位を競いながらも、電池残量を気にしながら速度を調整しなければ完走できない。

サーキットを疾走するEVと燃料電池車(愛知県蒲郡市)

 

EVならではの障害は他にもある。サーキットのような車に厳しいコースで走り続けると、電池やモーターの温度が上昇する。

高温になり過ぎると、安全のために自動制御が作動し、車が急減速してしまうのだ。バッテリーが高温になる急速充電は利用せず、時間はかかるが温度上昇が少ない普通充電を選ぶほど、出場者は電池の温度に気をつかっている。

自家用車のEVで参戦した廣瀬浩明さんは「EVレースの面白さは、運転しながらバッテリー残量や温度のコントロールに頭を使うところ」とガソリン車のレースにはない魅力を語る。

予選と決勝レースの間に充電するEV(愛知県蒲郡市)

 

電池需要拡大で裾野広がる

車載用リチウムイオン電池の需要拡大は、関連企業の設備投資にも影響が広がっている。電気炉を製造するタナベ(新潟県糸魚川市)には、国内外の材料メーカーから電池原料の生産に使う工業炉への引き合いが絶えない。

同社が販売に力を入れるのは、電池の正極材や負極材の製造に使うロータリーキルン(回転窯)。円筒形の窯の中に原料となるリチウムやニッケルなどの粉末を入れ、焼成や乾燥を一貫して行う。従来の製法より品質が安定するうえ、時間が短縮でき大量生産が可能になる。

 EVの普及が進むにつれて大型リチウムイオン電池の需要が高まり、材料メーカーは1度に大量生産できる製造方式に切り替えつつある。

すでに国内材料メーカーの10社以上に納入済みで、昨年末からは中国や韓国の企業からも問い合わせが増えている。9月には工場内に回転窯の実験棟を新設する。3年以内に電池材料向けの事業で、約3倍の売上高となる10億円を見込んでいる。

電池原料を試作できる実証テスト用ロータリーキルン(新潟県糸魚川市)

 

リチウムイオン電池の豆知識

 

 

 

 

 

 

 

 

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大橋東洲 プロフィール(学生時代)→ こちら

大橋東洲 プロフィール(社会人から、なぜセブ島へ?)→ こちら

 

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