科学技術① Dual Carbon Battery 21st Century Japan 160321

I understand this Dual Carbon Battery will largely contribute to the World Society, without explosion and with long service battery Life. Further more,  no need to have electrical transmission networks.

ある新興企業は、「新時代の電池は安価、1回の充電で300マイル(約480キロメートル)走る電気自動車が現在のカローラと同じくらい一般的になる。」と語る。

株式会社パワージャパンプリュス会長、カニ ドウ氏(漢字名不明)は、一見標準的なリチウムイオン乾電池が置かれた会議用テーブルを前にして、これが30ドル(約3000円)の懐中電燈から9万ドル(約900万円)の電気自動車まであらゆるものの動力源となる電池であると強く売り込んだ。

 

Dual-carbon (also called dual-graphite) batteries were first introduced in a 1989 patent. They were later studied by various other research groups.

In 2014 start-up Power Japan Plus announced plans to commercialize its version, named the Ryden. Colead Kaname Takeya is known for his work on the Toyota Prius and Tesla Model S.[2] The company claimed that its cell offers energy density comparable to a lithium-ion battery, more rapid charge rate, a longer functional lifetime (3k cycles), improved safety and cradle-to-cradle sustainability. The cell used a lithiumphosphorusfluoridesalt (LIPF
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). The company claimed that its battery charges 20 times faster than conventional lithium ion batteries, is rated for more than 3,000 cycles and can slot directly into existing manufacturing processes, without changes to existing manufacturing lines.[1]

Mode of operation

今までの電池より安価で使いやすい

この電池には、銀色の円筒状の容器を除き、リチウム酸化物もいかなる高価なレアメタルも含まれていない。穴が開いても引火しない。

そしてリチウムイオン電池とは違って、エネルギー容量を減らすことなく何千回も充電して使用できる。

さらにすごいことに、この電池は安価で高出力で使いきりタイプであるリチウム電池(リチウムイオン電池とは違うことに注意)より高出力なうえ、リチウムイオン電池の20倍の速さで充電できるのだ。

つまり、1回の充電で何百マイルもの走行ができ、充電も何時間どころか数分に短縮できる、より安価な長距離走行電気自動車が実現できるのである。

現在市場に投入されていて1回の充電で300マイル近く走行できる唯一の電気自動車は、テスラモーターズのモデルSで、高重量で高価なリチウムイオン電池パックを搭載している。

Precipitation and dissolution of a lithium salt takes place at any location where an aprotic electrolyte is present. However, increased precipitation on electrode surfaces decreases power density because the salt in a solid state is an insulator. One element of the company’s patent introduces a method to prevent such precipitation. This also improves gravimetric energy density.

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The battery can fully discharge without the risk of short-circuiting and damaging the battery. The battery operates without heating at room temperature, avoiding the extensive cooling systems that appear in current electric cars and the corresponding risk of thermal runaway. It operates at over four volts. The battery is fully recyclable. The electrodes are made from cotton, to better control the crystal size.

A separate research project used the same salt and a high voltage aprotic electrolyte based on a fluorinated solvent and additive, which was capable of supporting the chemistry at 5.2 V with high efficiency. Enough electrolyte salt is needed in the cell to guarantee conductivity, and enough solvent must be available to enable the salt to dissolve at any level of charge/discharge.

 

 

Dual Carbon Battery

 

今より安くてパワフルな電池!日本発の有機電池を!

2014/09/11

Lithium ions dispersed in the electrolyte are inserted/deposited into/on the anode during charge, as in other lithium ion batteries. Unusually, ions (anions) from the electrolyte are intercalated into the cathode at the same time. During discharge, both anions and lithium ions return to the electrolyte. The electrolyte in such a system thus acts as both charge carrier and active material.[1]

Capacity is determined by the storage capacity and amount of ion release of the electrodes and the amount of anions and cations in the aprotic electrolyte.[1]

  • patent US 3844837 A

電気自動車が安価になる

そのことからすれば、新しい電池の性能はあまりに話がうますぎるのではないか(実際10年近く前、EEStor社というテキサスのベンチャー企業が、優秀なシリコンバレーの個人投資家から何百万ドルの投資を集めた。

その融資を要請したのは、擬似的にバッテリーのような役割を果たすキャパシタを改良して大型化するためであり、そうすれば、長距離走行できる電気自動車が手頃な価格となるという。この会社はまだその約束を果たしていない)。

「我が社は意欲的な主張をします。もしテスラモーターズのレベルの躍り出たいという電気自動車会社があれば、我が社こそがタッグを組むべき会社です。」

先週株式会社パワージャパンプリュスの会長が今日の発表会に先だってこの技術を公表するためにサンフランシスコを訪れた際、その会社の営業部長のクリス•クレーニー氏がアトランティック誌に語った。

この日本のベンチャー企業の電池への突破口となった企業機密はなんであろうか。それは「綿」、正確に言うと「有機綿」である。

そう、環境にやさしいTシャツになるものと同じ綿だ。パワージャパンプリュス社が「今まで開発された炭素繊維にはみられない独自の特性を生み出すために」綿の炭素繊維の構造を修正したことを除いては、である。

その会社が炭素複合体と呼んでいるその産物によって「雷電二重炭素電池」の、電気を通す性質をもつ流れとしての有機電解質をもつプラス極とマイナス極が作られるのだ。

電池は常温で動く。つまり、電気自動車のバッテリーパックに搭載する際に高価な冷却システムは必要ない。

クレーニー氏は、「特許の関係で、数字的なことは申し上げられません。いずれにせよ我が社は炭素以外何も使っていません。」と話し、雷電電池の製造コストを明らかにすることを丁重に断った。

 

現代の電気自動車の大きな鍵を握っている0911

クレーニー氏によると、この技術は1979年代の終わり頃に九州大学の科学者達によって最初に開発されたとのことである。

NTTのOBや他の企業が二重炭素電池を商品化するためにパワージャパンプリュス社を立ち上げ、その技術を完成させるのに6年と半年を費やしてきた。

この会社の技術部長のタケヤ カナメ氏は住友で長く勤務し、そこでトヨタのプリウスやテスラのモデルSに搭載された電池技術の開発に寄与した。

執行役員らは、「当社が沖縄に試験的な生産ラインを建設した。」と話している。ここで年内に、1ヶ月500個から5000個の電池を生産しはじめるとのことである。

クレーニー氏によると、パワージャパンプリュス社は電子機器用に電池を販売するが、電気自動車メーカーと共同開発を行ない、その電池部門にライセンスを供与して、特許使用料と顧問料を稼ぐつもりであるとのことだ。

控えめに言っても、課題は残っている。パワージャパンプリュス社はその技術の性能を年内に実証すると言ったが、その技術は電気自動車で効果的であるとまだ証明されていない。

「厚かましく言わせていただきますと、我が社が現代の電気自動車の大きな鍵を握っていると自負しております。」と、クレーニー氏は語った。

Power Japan Plus has unveiled its new battery dubbed the Ryden Dual-Carbon, which boasts being both more durable and safer than currently used lithium-ion cells. Among the new battery’s various features, it is nearly completely recyclable.

The Ryden Dual-Carbon battery is said to harbor no heavy or rare metals, which are found in many common batteries. The newly developed battery has both anode and cathode electrodes made of carbon, and utilizes a chemistry that is currently under wraps due to pending patents.

According to the maker, the Ryden dual-carbon under went in excess of 3,000 charge and discharge cycles during testing with almost no degradation, and as such is promising as a battery pack option for electric vehicles, potentially able to withstand the extensive use such batteries get.

Power Japan Plus has plans to unveil a company it has partnered with this upcoming August. This partner is set to make a battery management system, and to build battery packs. Presently available cell manufacturing processes can be used to produce the batteries.

SOURCE: Green Car Reports

日本・海外からのコメント

掲示板には、半信半疑だとか、懐疑的だという意見も少なくない中、次のように評価する意見が寄せられている。

 本当だと証明できれば革新的だな。リチウム電池は廃棄物としてゴミ箱行きか。
いや、絶対廃棄物でゴミ箱行きになんかならないよ。リチウム電池はほぼ完全に再利用できるじゃないか。
リチウム電池は再利用可能だし、無毒だから、全く問題がないよ。鉛酸蓄電池なんかかなり有毒で
あらゆる自動車に積まれているけど、それでも事故なく再利用されてるじゃないか。
なんだって?!リチウム電池は環境にとても優しいんだぞ。マジかい?君は鉛酸蓄電池のことを
言ってるんじゃないのか? 本当かどうかを気にしないほうが、人生がもっと楽しいさ。

電気化学(電気分解)やダイオード(真空管(二極管)、半導体素子)では、外部回路から電流が流入する(外部回路に電子が流出する)電極をアノード(陽極、Anode)と呼び、外部回路に電流が流出する(外部回路から電子が流入する)電極をカソード(陰極、Cathode)と呼ぶ。

電気化学(電気分解、電池)では、電極から電解質に正電荷が移動する電極(電解質から電子が流入する電極)がアノードで、酸化反応が起きる。電解質から電極に向って正電荷が移動する電極(電解質に向って電子が放出される電極)がカソードで、還元反応が起きる。(カソードは「かんげん(還元)」と覚える)

(溶液から負電荷(アニオン)が集まる方がアノードで、正電荷(カチオン)が集まる方がカソードである。)

一方、電位により極性を定義する場合は、電位が高い方を正極(せいきょく)、低い方を負極(ふきょく)と呼ぶ。 正極/負極とアノード/カソードは、電池と電気分解では対応が逆になる。

  • 電気分解の場合(二次電池の充電の場合)
    • 正極 = アノード、負極 = カソード
  • 電池の場合(二次電池の放電の場合)
    • 正極 = カソード、負極 = アノード

となる。これは、電気分解の時には正極へ電流が流れ込み、電池(の放電)では正極から電流が流れ出すことに対応する。例えば、二次電池である鉛蓄電池のPbO2極は、充電時も放電時も正極であるが、充電時は電流が流れ込むアノードで酸化され、放電時は電流が流れ出すカソードで還元される。

陽極陰極の用語は、電流の方向(酸化・還元の方向)による(アノードカソードの直訳)とする流儀と、電位の高低による流儀があり、混乱している。これに対して、正極(せいきょく、positive electrode)、負極(ふきょく、negative electrode)の用語は、電位の高い/低いの区別として定着している。高校化学では、電池の場合「正極・負極」、電気分解の場合「陽極・陰極」と呼んでいる。

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