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金村 聖志 教授

金村 聖志 教授

都市環境学部 分子応用化学コース
金村 聖志 教授

キーワード:
蓄電池, グリーンエネルギー, ハイブリッドカー

グリーンエネルギー社会の実現に不可欠な「電池」の開発

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「蓄電池」が環境にやさしいわけ

地球温暖化を防ぐために、二酸化炭素の排出量削減が世界中で叫ばれています。石炭・石油などの化石燃料の使用を少なくすればいいということはわかっていますが、どうやって自然エネルギー、いわゆる「グリーンエネルギー」に転換していくかが、模索されています。例えば、太陽光や風力による発電は、状況によって発電能力が変わるため、電力の安定供給が難しいという欠点があります。地熱や潮力を利用した発電は、安定供給は可能ですが、コストがかかりすぎるのが難点です。また、現在の送電システムは電力の安定供給が前提となっているので、送電の安定性を補うために、電気をためておくことのできる「蓄電池」が必要になるのです。

自動車に使われる蓄電池

二酸化炭素排出の相当量を占めているのが、自家用車の排気です。現在、ガソリンと電力を併用するハイブリッド車、水素を燃料にして走る燃料電池車など、グリーンエネルギー社会をめざした自動車が次々と開発されています。中でも、将来のエコロジーカーとして有望視されているのが、蓄電池を搭載した電気自動車(EV)であり、政府も大きなプロジェクトとして開発に力を入れています。2025年頃には、EV車が普通に街を走るようになっているかもしれません。

「小さな電池」が広げる「大きな未来」

自動車に搭載する電池は、できるだけ小型にするのが望ましいのですが、現在生産されている蓄電池は大きいので、ハイブリッド車の車体のデザインは制限されています。EV車は1回の充電で500キロ走れることをめざして開発されていますが、それも、より小型で、かつ高性能の蓄電池による実現が目標となっているのです。
さらに、蓄電池は自動車だけでなく、将来的には船や電車など、あらゆる乗り物に使用されるようになると考えられます。もちろん乗り物に限らず、携帯電話から人工衛星まで、身のまわりのさまざまなところで蓄電池の活躍する機会は増えていくことでしょう。

小さな電池が、私たちの未来を大きく変える!

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注目される「蓄電池」

現在、電池の研究は、各業界から大きな期待が寄せられている分野です。特に注目されているのは、充電して繰り返し使用可能な「蓄電池」で、スマホや携帯電話に使用されているリチウムイオン電池のように、小型化・高性能化が進んでいます。電池を小型化すれば、携帯電話をより小さくでき、高性能化すれば、携帯電話の充電が長持ちするようになります。携帯電話業界の発展が、電池の研究を後押ししてきました。

ワイヤーハーネスレス時代の到来

もちろん、蓄電池が使われるのは、携帯電話だけではありません。例えば、人工衛星は、できるだけその重量を軽くしなければなりません。衛星には多数の装置がついていて、それぞれに多数の配線がつながって作動しています。将来、それらの各装置がそれぞれ小さな蓄電池によって作動し、無線の通信でつながるようになれば、配線分の重量を軽くすることができます。自動車や家庭内の電気製品でも同様で、配線のない、いわゆる「ワイヤーハーネスレス」にすることで、軽量化や省スペース化が実現できるわけです。

電池を小さくする技術

電池を小さくするには、さまざまな新技術が必要となります。例を挙げると、「セパレーター」という絶縁シートの開発です。電池の内部は電解液に満たされ、正極と負極がセパレーターで仕切られています。セパレーターには極小の穴が無数に空いており、そこにイオンが通ることで電気が流れます。穴がよりきれいに均一に空いているセパレーターを作ることで、長持ちする電池が作れるのです。例えば100回充電を繰り返すと使えなくなっていた電池を、3000回以上ももつようにできます。
このような新材料や新技術の開発によって、小型化・高性能化した蓄電池ができ、それを使うことで、腕時計型やメガネ型などのウェアラブル端末も実現可能となります。小さくて高性能な電池が、私たちの生活をより豊かにし、これまでできなかったことも可能にしてくれるのです。

高校生・受験生の皆さんへのメッセージ

「蓄電池」って、知っていますか?あなたの持っているスマホや携帯電話にも使われている電池で、最近では、ハイブリッド車の動力源としても使われるようになっています。この蓄電池は、今後のエネルギーや環境を支えるキーテクノロジーです。
あなたも、エネルギーと環境が将来とても重要になるということは理解できると思います。もし、この分野に興味があったら、私たちと一緒に未来の新しい電池を作ってみませんか?未来を大きく変える可能性を秘めた、とても面白い研究です。


夢ナビ編集部監修

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