成果報告書詳細
管理番号20160000000491
タイトル平成27年度成果報告書 戦略的省エネルギー技術革新プログラム 省エネルギー技術開発事業の重要技術に係る周辺技術・関連課題の検討 自立型12V鉛代替リチウムイオン電池による自動車用省エネバッテリーシステムの技術開発課題の調査
公開日2016/11/18
報告書年度2015 - 2015
委託先名株式会社東芝
プロジェクト番号P12004
部署名省エネルギー部
和文要約自動車向け12V鉛電池を自立型リチウムイオン電池に置き換え、省エネバッテリーシステムを開発する場合に想定される技術課題の調査を実施した。
まず、鉛電池市場を調査し現状を把握。2014年の国内における車載用鉛蓄電池の販売規模は1,065億円で前年比6.9%増加、販売数量は2,405万個と3年連続で2,400万個超を維持している。2005年以降のデータを調査し、大きな変動のない安定した市場であることがわかった。
車載用鉛電池のリチウムイオン電池代替事例を調査した。Porsche、Mercedes-Benz、BMWの3社で12V鉛代替リチウムイオン電池の採用実績があるが、その数は限られている。対象が高級車であり、オプション搭載であることが一因と考えられる。
鉛電池とリチウムイオン電池の運送における国内外の法制度及び関連規定をまとめた。航空機および船舶による運送に関しては鉛電池、リチウムイオン電池のいずれにおいても国内外を問わず、危険物輸送に関する勧告(国連勧告)に準じている。一方で陸路輸送の場合、世界で共通する国際規定はなく、それぞれの国で自国の状況に相応する国内法が適用される。使用済み電池はバーゼル条約に従って原則的に海外への輸送が禁止されている。
日本の車載用鉛電池やリチウムイオン電池に関連する法制度を調査した。使用済みの鉛電池やリチウムイオン電池のリサイクルは法律で奨励されているが、業者の自主的な行動に基づいている。リサイクル目標はあるが、回収スキームの導入、回収率や達成率に関する罰則規定は設けられていないのが現状である。
12V鉛代替リチウムイオン電池を普及させる上での課題となる価格、安全性、コールドクランキング性能を検討した。コールドクランキング性能は現状十分とは言えず、広く普及させるためにはー30℃にも耐えられる製品でなければならない。
鉛代替リチウムイオン電池に関連する特許を調査することで実用化に向けた最新動向を把握した。自立型、コールドクランキングに対応する鉛代替リチウムイオン電池を実現する上で低消費電力や電池保護等、いくつかの技術課題が分かった。
鉛代替リチウムイオン電池の採用による二酸化炭素削減量を算出した。鉛電池から鉛代替リチウムイオン電池へ置き換えることで、CO2排出量を約40%削減できることがわかった。
既存鉛代替リチウムイオン電池の1つで電気試験を実施し、鉛電池と比べて十分なコールドクランキング性能を持っていることがわかった。
電池の国際フォーラムに参加し、最先端電池技術と実用化に向けた動向を確認した。従来、鉛電池をリチウムイオン電池に置き換えるモチベーションは有害金属である鉛の廃止や小型軽量化等であった。一方で、近い将来に自動車が消費する電力は安全と快適の要求性能により飛躍的に増加する可能性が予想される。よって次世代自動車に適合する電池の議論は、鉛代替リチウムイオン電池のあるべき姿を含めて今後行われるべきとの印象を持った。
最後に調査結果を踏まえた上で鉛代替リチウムイオン電池システムの提案をまとめた。
英文要約Title: Program for Strategic Innovative Energy Saving Technology. Research on Energy Saving Automotive Battery System Technology with the Substitution of Lead-acid Battery with Lithium-ion Battery (FY2015) Final Report

In this study, we have investigated possible technical issues relating to the replacement of an automotive 12V lead-acid battery with an independent type lithium-ion battery and the development of an energy saving battery system.
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