研究開発された技術紹介

再生可能エネルギー、蓄電等のニーズが高まり、非常用電源としてのマグネシウム空気電池の実用化が期待されるが、マグネシウム電極の自己放電による短寿命、発火リスク、高コスト等の問題で実現していない。本開発では高効率・発火抑制特性に優れた合金開発、薄板化・低コストを実現する製造技術開発を行い、難燃性マグネシウム合金薄板鋳造による革新的電極素材を開発することで、マグネシウム空気電池の実用化に大きく貢献する

高効率・発火抑制特性に優れた合金開発、薄板化・低コストを実現する製造技術開発を行い、難燃性マグネシウム合金薄板鋳造による革新的電極素材を開発

(新技術)
高効率・発火抑制特性に優れた合金による難燃性マグネシウム合金薄板鋳造による革新的電極素材を開発

(新技術の特徴)
高効率・発火抑制特性に優れた合金開発、薄板化・低コストが可能となる

・難燃性マグネシウム合金(Mg-Al-Ca合金:三元系合金)における主要元素(Al、Ca)量と組織の違いが自己放電特性に及ぼす影響を評価し、平成26年度目標である【Mg重量減少率＜2.0%/日】および【発火温度＞750℃】を達成した組成範囲について開発合金(1)と定め特許出願を行った(特願2015-5269「一次電池負極用合金」)
・開発合金(1)におけるMn添加量の違いおよび許容可能な不純物元素(Cu、Fe、Ni)の量が自己放電特性に及ぼす影響を評価し、【Mg重量減少率＜1.5%/日】および【発火温度＞750℃】を達成した組成範囲を開発合金(2)と定めた
・組織や表面状態が自己放電特性や放電特性に及ぼす影響を抽出した
・開発合金(2)において鋳造材の数値目標である【板厚:1.0mm、コスト:6,000円/m2】を達成した
・開発合金(1)および開発合金(2)において塑性加工条件を最適化することによって塑性加工材の数値目標である【板厚:0.5mm、コスト:10,000円/m2】を達成した
・実証用セルの設計・開発を行い、開発合金(1)および開発合金2において【放電容量≧30Ah】を達成した

特許第6523689号「一次電池負極用合金」

非常用電源としてのマグネシウム空気電池等に用いられる、難燃性マグネシウム合金薄板による革新的電極素材(鋳造・塑性加工)

類似組成のマグネシウム合金としては既に実用化されている。本事業での開発合金およびリターン材の使用によるコストダウンを検討している。

電極素材としての
・高効率
・優れた発火抑制特性
・薄板成形性
・低コスト

・共同研究グループメンバーが製造販売する非常用マグネシウム空気電池を対象に、今後の改良や新規開発に応じた負極素材として適用させることで実用化を目指すとともに、他の電池メーカーへの展開を進める
・各電池メーカーの仕様に応じて、負極素材に求められる合金組成および不純物量、寸法・形状等が定まり、これに応じた製造プロセスと品質管理が課題となる
・これらに対応するためには、鋳造材および塑性加工材の特徴を生かすことが重要となり、コスト競争力や1枚毎の形状自由度の高さ、小ロットへの対応という面では鋳造材、高機能化を意図した薄板・積層等への対応では塑性加工材、等といった選択肢を用意し、素材を供給する体制を構築する