研究開発された技術紹介

出力変動の大きい自然エネルギー由来の電力供給量を増やすためには、レッドクスフロー電池(RFB)などの大型蓄電池を用いることが有効。本開発では、RFBの主要部材である双極板に要求される高い耐食性と通電性に対応するため、炭素粉末と耐食性の高い熱可塑樹脂を用い圧縮成形する製造技術を開発する。熱可塑樹脂の濡れ性の悪さを高圧プレスにより解決し、高い物性と高速成形による製造コストの低減を両立させ、RFBの普及に貢献する。

1.カーボン成形体の高性能化
・樹脂製造メーカーとの共同研究により、従来より高性能のP-6材を開発。
・体積抵抗値5mΩcmを達成。
2.金型成型技術の開発
・高圧プレス機の導入により、成型時の温度条件や圧力、プレスの解放タイミングの成型条件を確立した。
3.高速成型技術の開発
・双極板全自動成型ライン(S-MARC)の導入により、製造速度5分/枚を達成。
・必要製造人員、従来比1/10に抑えることにより、大幅なコスト削減を達成。

1.カーボン成形体の高性能化
P-5材より高性能のP-6材を開発した。RFB双極板の高性能化において、当初の目標では体積抵抗値5mΩcmを達成を掲げていた。
達成進捗は100%であり、曲げ強度については従来の物性値を大幅に上回る結果となった。
2.金型成型技術の開発
高圧プレス機導入により、成型時の温度条件や圧力、プレスの解放タイミングなどの相関性を明らかにした。
多様な材質および形状の金型を、より素早く低コストにて製作することもできた。
3.高速成型技術の開発
双極板全自動成型ライン(S-MARC)の導入により、製造速度5分/枚を達成。
さらに、品質の安定や製造員1名のみで管理ができるため、大幅なコスト削減の効果も得られた。

本事業を通じて開発された技術は、構造が似ている燃料電池セパレータへの応用展開が可能である。

既存の双極板は金属(チタン)の薄板のプレス加工後に、金メッキなどによるコーティングが施されている。そのため、製造コストが高いだけでなく、生産性も悪い点が課題である。
しかし、本事業にて開発された双極板製造技術を適用すれば、高性能化と低コスト化の実現が可能である。2030年度には、市場規模が49,275億円ともいわれている莫大なマーケットへの参入が期待できる。

本事業のポイントは以下の通りである。
・カーボン成形体の物性の高性能化
・高圧プレス機による金型成形技術の高度化
・高速成形技術の確立
特に、最終年度に導入した全自動製造システムにより、製造工程を全自動化を実現できた。
製造速度は5分/枚と生産性が良く、品質の安定や製造員1名だけで管理ができるため、大幅なコスト削減の効果も得られた。

製造コストの低減と、高速成型技術開発のために全自動化ラインを構築した。
今後は、全自動化ラインの製造能力などを確認するために、量産試作の双極板として評価用サンプルの依頼へと進む。
22年度に量産試作で良い結果が得られた場合には、次年度以降は量産化に近づける見込み。

本開発にて製造コストを低減と、高速成型技術開発のための全自動化ラインを構築した。今後は、全自動化ラインの製造能力を確認するため、量産試作の双極板として評価用サンプルの依頼へと進む予定である。22年度に量産試作で良い結果が得られれば、次年度以降は量産化へ近づくことが見込まれる。
RFBは他の二次電池と比較して、安全性が高く、寿命も長い。しかし、コスト面においても優位性を示すことが重要である。