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立体造形

マグネシウム空気電池の実用化に大きく貢献する難燃性マグネシウム合金薄板鋳造

福岡県

株式会社戸畑製作所

2020年4月13日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 非常用電源としてのマグネシウム空気電池を実現する難燃性マグネシウム合金鋳造薄板による革新的電極素材の開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 環境・エネルギー、電池
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)、低コスト化
キーワード 難燃性マグネシウム合金、マグネシウム空気電池、一次電池、非常用電源
事業化状況 実用化間近
事業実施年度 平成25年度~平成27年度

プロジェクトの詳細

事業概要

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

開発した技術のポイント

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

具体的な成果

・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

実証用セルのイメージ
知財出願や広報活動等の状況

特許第6523689号「一次電池負極用合金」

研究開発成果の利用シーン

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)

電極用薄板外観

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

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。

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

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

今後の実用化・事業化の見通し

・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

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社戸畑製作所
事業管理機関 公益財団法人北九州産業学術推進機構
研究等実施機関 古河電池株式会社
不二ライトメタル株式会社
国立研究開発法人産業技術総合研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社戸畑製作所(法人番号:2908-01-002498)
事業内容 非鉄金属製造
社員数 128 名
本社所在地 〒800-0211 福岡県北九州市小倉南区新曽根8-21
ホームページ http://www.tobata-s.com/
連絡先窓口 営業部
メールアドレス tosei@tobata-s.com
電話番号 093-471-7789