TECH COLUMN 技術コラム

バッテリーの長寿命化

電池・エネルギー

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おはようございます。フィルム加工・テープ加工のオーティス株式会社です。
今回は私達の生活に欠かせないバッテリーについてです。


最近ノートパソコンを買い替えたのですが、今のノートPCは本当に凄いですね。
今まで使っていた5~6年前のモデルとは比べ物にならないくらい高性能で、4K動画の再生はとてつもなく滑らか、大きなデータファイルを編集してもスピードが落ちることなくサクサク処理が出来、バッテリーは電源に繋げなくても本当に10時間くらい平気で使えてしまいます。起動時間もあっという間でストレスを感じることが全くなくなりました。
これは超微細な半導体製造プロセスがもたらす圧倒的な省電力設計と高い演算スピードを発揮する最新CPUの恩恵、内蔵されるリチウムイオンバッテリーの性能向上が寄与しています。今回は後者のバッテリーのお話を少ししてみましょう。

リチウムイオン電池が一般に使われるようになってからもう20年以上経ちますが、当初からの課題として携帯電話、スマートフォンに搭載された電池が膨張し発火・爆発するといった事故が多く発生したり、過充電を繰り返すことで寿命が短くなったりすることがあげられました。

そういった課題を少しずつ改善してきた結果、2次電池の性能が格段に向上、十分な小型軽量化と電池寿命でノートPCは一日中モバイルで使用可能になり、様々なデバイスがモバイル化しました。そして電気自動車の航続距離はバッテリー容量が50kWh以上の車種も増え400km以上走るとされ、ガソリン車に匹敵するくらいまで伸びてきました。

 

リチウムイオンバッテリーの容量は年々増加していると言っても急に何倍にも増加するようなブレイクスルーはそう簡単に起こりません。通常は毎年数%ずつエネルギー密度を向上させていくのですが、それにもデメリットがあり、充電可能回数の減少といった性能のトレードオフが発生するので、それをいかに抑え込むかというところもまた難しい課題となっています。最新のリチウムイオンバッテリー技術としては負極のグラファイトをナノ粒子化したシリコンアノードに置き換える事でリチウムの吸収を増やし、エネルギー密度を高めるといった技術も開発されています。但しこちらの技術もまた膨張や破損のリスクが高いシリコンの寿命の短さという新たな課題との戦いでもあるようです。

 

先日アメリカのラスベガスで3年ぶりに本格的なオフラインで開催されたCES2023でも次世代バッテリーは世界の技術開発の中心となっており、高容量、高効率に加え安全性の向上、脱炭素化を目指した新技術が多数展示されていました。

こうした技術の発展は多くの企業や研究開発機関が地道な努力を重ね、改善方法を研究してきた結果がもたらしていますが、実はフィルム加工・テープ加工のオーティス株式会社もそんな研究の一つのお手伝いをしています。

例を挙げると岡山大学との共同研究テーマとしてリチウムイオン電池の性能向上に寄与する基礎研究を支援しています。実験用電池の正・負極材や絶縁部品の加工、電池ボックスの制作などを行い、この研究成果はリチウムイオン電池の発火を防ぐのに役立つ技術として論文も発表されています。

https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id749.html

 

その他にも自動車メーカー、電機メーカーとパートナーシップを結びバッテリー部品の研究と量産に数多く携わってきました。

 

電池・エネルギー分野という国民の生活に直結する研究テーマにおいては、オーティスが得意とするフィルム・テープ部品が数多く使われ、高い安全性と高性能・高精度が求められています。研究・開発から試作・量産まで電池・エネルギーに関する事ならフィルム加工・テープ加工のオーティス株式会社に是非お任せください。

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