ニッケル水素電池「ギガセル」の実力に迫る
2009-12-24 19:19
リチウムイオン電池に注目が集まる中、川崎重工業はニッケル水素電池で勝負をかける。その戦略とは。
川崎重工業株式会社
Kawasaki Heavy Industries, Ltd.
http://www.khi.co.jp/
ギガセルを搭載した電池駆動低床式路面電車「SWIMO」
True Power of Gigacell, a NiMH battery.
Summary
The Gigacell, a NiMH battery developed by Kawasaki Heavy Industries (KHI) offers a safe, large storage capacity with high rate charge and discharge ability. As the output of power generating systems using such natural energies as solar power and wind power widely fluctuates in an unstable manner, it is less reliable from the viewpoint of a stable power supply. Secondary batteries, such as Gigacell, can absorb these fluctuations and offer a steady output. Because of this, the use of the Gigacell is anticipated to grow with an increase of the use of natural energies.
While capitalising on its own strength as a long-standing railcar manufacturer, KHI is now seeking to expand its business to the world stage through the fusion of railcar technology and battery technology.
The remaining tasks are cost reduction and life prolongment of its batteries. Intensive research is in progress to reduce the manufacturing cost by increasing the usable capacity through the reduction of the marginal capacity not used for charge and discharge while developing a material which is less prone to deterioration through collaborative research with universities.
自然エネルギーとの連携を狙う
川崎重工業は大容量で高速充放電ができるニッケル水素電池「ギガセル」を開発している。その特性を活かし、再生可能エネルギーの電力システムや鉄道車両用などの電池として、利用拡大を目指す。
いま、エネルギー密度に優れ、小型で軽量化できるリチウムイオン電池が注目を集めている。しかし、一般にリチウムイオン電池は可燃性の有機系電解液を使用するなど、安全面で大型化が難しい。一方、ニッケル水素電池は電解液に水酸化カリウム水溶液を使用しているため、安全性が高く、また「ギガセル」はその独自の構造から電池のセルを重ねて大容量の電池をつくることができる。
「ギガセル」の特徴について、技術開発本部プロジェクト部長の石川勝也氏は「容量をタンク、出力を蛇口に例えれば、大きなタンクに大きな蛇口があり、瞬時に大量の電力を出し入れできる。大容量で高速充放電できる2つの要素を兼ね備えた電池は他にない」と語る。
「ギガセル」の特徴を活かして狙うのは、太陽光発電や風力発電の系統連系だ。自然エネルギーの弱点は、発電量の変動幅が大きく不安定な発電が電力の安定供給に悪影響を及ぼすこと。二次電池はその変動幅を吸収して、出力を安定化できる。自然エネルギー普及に伴い、「ギガセル」の利用拡大を見込む。
ギガセルの構造
Gigacell Structure
鉄道車両と電池を組み合わせて海外展開
また、鉄道車両メーカーとして強みをもつ同社は、鉄道車両と電池の技術を融合させて、市場拡大を目指す。電車に「ギガセル」16本を搭載し、電池だけで動く路面電車を実現した。石川氏は「架線を設置する必要がないので、都市の再開発や路線の新設がスムーズになる」と語る。さらに、変電所や駅に電池を置いて、電車のブレーキ時の回生電力を蓄電し、加速時に必要な電力を供給する鉄道地上蓄電システムを開発している。
海外にも目を向ける。同社は米国に2カ所の鉄道車両工場があり、ニューヨーク市営地下鉄の車体などを生産している。鉄道車両に二次電池を活用することは、エネルギーの有効利用につながる。「オバマ大統領が進めているグリーンニューディール政策に伴って、電池の販路拡大を目指したい」（石川氏）と、海外市場獲得を狙う。
今後の課題はコストダウンと寿命。「いま作っている電池の3分の1ぐらいまでコストを下げるのが目標」（石川氏）という。
同社はコストの大きな要因となるニッケル系原材料の安定確保に力を入れる。さらに、「電池容量の上下のマージン（余裕）をできるだけ減らす」（石川氏）。電池は充放電し過ぎると、回復できないダメージを受けるため、一般に容量の上下20～30％を充放電に使わないマージンをもたせている。「完全にマージンゼロは難しいが、上下10％ぐらいにして、80～90％は問題なく使えるように進めている」と石川氏。充放電に使用できる容量を高めることで、コストの削減を図ろうというわけだ。
寿命の大きな課題は、充放電を繰り返すことによる劣化。同社は新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクトの中で、大学とも連携して劣化しにくい材料の開発を行っている。風力発電のような荒っぽい充放電を繰り返し行っても、10年は使えるようにするのが目標だ。
掲載記事
Kawasaki, NEDO, SWIMO, ギガセル, ニッケル水素電池, 川崎重工業, 石川勝也
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