イーメックス

テクノロジー・製品

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時代が求める20年劣化しない高性能

革新的「キャパシタ電池」の開発
(導電性高分子電池)

コミューター・スマートグリッドなどの 蓄電デバイスの要求性能を満足する

高出力、急速充電、長寿命、低コスト、安全

正極:導電性高分子  負極:カーボン系

現在、リチウムイオン電池を用いたビジネス展開で一番問題となっている寿命と製造コストの問題を解決する、 全く新しい電極素材を用いた格段に優れた性能の二次電池を開発しました。
 この革新的電池は根本的に電極素材を変えることで、高性能と低コストを達成しました。  蓄電池のパラダイムシフトをおこし、電池開発のロードマップを一挙に超えた、ポストLi電池の次世代蓄電デバイスです。
電動スクーターでの実証試験(500ccセル)済み。

キャパシタ電池とは?

  • 1.正極に導電性高分子、負極にグラファイトを使用
  • 2.電解液、構造、電圧(4.0V)はLiイオン電池と同じ
  • 3.充電:電解液中のLi+が負極グラファイトにドープ、BF4-が正極導電性高分子にドープ
      放電:負極グラファイトからLi+が電解液中に脱ドープ、正極導電性高分子からBF4-が脱ドープ
      (イオン量がエネルギー密度の限界)

導電性高分子電池とは

充放電メカニズム

充放電メカニズム

電池性能比較

性能・コストを劇的に改善!!

三菱自動車:アイミーブ、ホンダフィット、スクータ
 キャパシタ電池A社高出力電池Liイオン電池
正極:導電性高分子
負極:グラファイト
正極:金属酸化物
負極:チタン酸Li
正極:金属酸化物
負極:グラファイト
長所
  • 高出力密度
  • 急速充電
  • 長寿命
  • 低コスト
  • 高い安全性
  • 温度上昇なし
  • 高出力密度
  • 急速充電、長寿命
  • 高い安全性
  • 高エネルギー密度
  • 高い安全性
欠点 中エネルギー密度
  • 高コスト
  • 中エネルギー密度
  • 温度上昇
  • 寿命が短い
  • 高コスト
  • 低出力密度
  • 長い充電時間
  • 温度上昇
  • 中エネルギー密度(電気自動車用)
 キャパシタ電池A社電池Liイオン電池
電圧(V) 4.0 2.4 4.0
容量(Ah) 21 27 38
エネルギー密度(Wh/kg) 70 65 70
充電時間(分) 3 6 30
出力密度(W/kg) 8,000 700 2,000
サイクル寿命 (回・年) 10,000、20年 3,000、8年 2,000、5年
重量(g) 1,000 1,000 1,000
コスト比較(材料・プロセス) 0.6 1.1 1.0

イーメックス導電性高分子正極セル (11cm2)           5090-19 パック(17)

・セル諸元
       
正極:導電性高分子正極 (0.31 mAh/cm2)    負極:グラファイト負極 (1.1 mAh/cm2, 両面塗工:29μm)   活物質層:3.1 mg/cm2, 110μm(Dry)   
      
基材:Cu箔 (10μm)
           正極面積:2.4×2.4 cm2,片面塗工2枚
           基材:Al箔 (30μm) セパレータ:セルロースセパレータ (50μm),2枚  
           電解液:1M LiBF4/EC+DEC (1:1 V/V %)      アルミラミネートパック
・測定結果
       
電圧範囲:2.5 - 3.8 V
       
放電レート特性 
  充電(CCCV):CC 0.30 mA/cm2 (1C) + CV 5 mins + レスト 5 secs.    1 C = 100 mA/g  
            放電(CC):CC 0.30-15 mA/cm2 (1-48 C) + CV 5 mins + レスト 5 secs.
       
サイクル特性
            充電(CC):CC 3.0 mA/cm2 (10C) + レスト 5 secs.
            放電(CC):CC 3.0 mA/cm2 (10C) + レスト 5 secs.

セル特性
セル特性2

サイクル特性

長寿命、大電流 充放電(急速充電、高出力)
10℃放電・1万サイクル(20年以上)で80%以上の容量を維持

サイクル特性

低コスト(安価な材料、製造プロセスの簡素化)

低コスト

 キャパシタ電池(弊社)リチウムイオン電池NAS電池鉛電池リチウムイオン
キャパシタ
エネルギー密度
(Wh/kg)
60~100 1:150
2:70
100 30 15
出力密度
(W/kg)
7,000 1:500
2:2,000

  300 3,000
充電時間
(分)
3~10分 30~60分   30~60 3分
耐久性・寿命 1万回
(20年以上)
1:500回
2:2000回(5年)

15年 500回 10万回
製造コスト
(k/Wh)
20~50 80~150 100 50 300

エネルギー密度 160Wh/kg 以上の性能向上を目指す

キャパシタ電池の特徴

性能・特徴

―電池とキャパシタの良い性能を併せ持つ―

  1. 高出力密度
    7,000W/kg、Liイオン電池の10倍以上であり、EDLCキャパシタを上回る高出力
  2. 急速充電
    3~10分で充電が完了する。エネルギー回収効率が格段に向上
  3. 長寿命
    充放電1万回でも劣化せず、20年位上の寿命
  4. 低コスト
    導電性高分子正極は既存正極の1/10のコスト
  5. エネルギー密度
    80Wh/kg(セル)であり、鉛電池の3倍の性能
  6. 高い安全性
    レアメタルを使用せず、熱的に安定で発火の危険性が少ない

なぜ導電性高分子電極なのか?

1980年代より電池の電極として研究されており、理論電気容量や基本性能はわかっており有望な電極素材であったが、導電性高分子の製膜方法などの開発が進んでおらずエネルギー密度が低く開発は中断していた。しかし、弊社が導電性高分子の製造技術を開発したことなどでエネルギー密度の性能が3倍向上し実用レベルになった。
導電性高分子は構造が柔軟であるため、繰り返しの充放電を行なっても劣化は生じない。この安定性により、1万回以上の繰り返し充放電の耐久性が実現した。
さらに、導電性高分子へのイオンの出入りは速く、高い出力密度と急速充電が可能となった。
原料は、石油からの合成であり、また電解重合によるIプロセス製造であるため大幅に低コストである。

電池セル実証試験

電池セル実証試験

電動スクーター実証試験の様子をご覧頂けます。

キャパシタ電池ビジネス

導電性高分子ビジネス

蓄電デバイス大手メーカーで弊社と同じ性能を確認終了

応用分野

市場の性能・コスト要求を満足し、市場が大きく拡大

・プラグイン・ハイブリッド電気自動車
・小型電気自動車
40万円(8kWh)、日本:2,000億円/50万台 中国:8,000億円/200万台
・電動スクーター、電気自転車
1.6万円(0.3Wh)、日本:100億円/70万台 中国:1,0000億円/2,000万台
・太陽光発電の蓄電
25万円(6kWh)、日本:5,000億円/200万台
・フォークリフト、パワーショベル、エレベーター
・電動工具、コピー機

2次電池マーケット

二次電池マーケット

適用アプリケーション

適用アプリケーション