エネルギーと環境61

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救ったと
伝えられる招と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦国時代の井伊
軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと）と兜（かぶ
と）を合体させて生まれたキャラクタ－

 

【季語と短歌：11月27日】　

　　　　　　　　朝早く落ち葉時雨れる八高道　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　高山　宇　（赤鬼）

✳️  ペロブスカイト太陽電池、40年に20GW導入目標
26日,経済産業省は軽くて曲げられる次世代の「ペロブスカイト太陽電池」
について、2040年に約20ギガワットを導入する目標を策定した。一般家
庭550万世帯分の電力供給力に相当する。年内に素案をまとめる新しいエ
ネルギー基本計画にも反映する。ペロブスカイト太陽電池は日本発の技術。
建物の屋根や壁面のほか、窓ガラスのかわりに設置できると期待されてい
る。現行の太陽電池は、原料のシリコンを輸入に頼っているが、ペロブス
カイトの原料となるヨウ素は国内で産出できるため、経産省は海外への輸
出も視野に普及をめざす。 　ペロブスカイトの開発をめぐっては、中国や
欧州でも競争が激化している。経産省は量産技術の確立や生産体制の整備
について、官民で連携して進める。

出所：次世代型太陽電池戦略（案）2024.11　次世代型太陽電池の導入
拡大及び産業競争力強化に向けた官民協議会

 

⬛　失速｢EV｣相次ぐ火災事故で広がる不信の連鎖　　　　　
　　リチウム二次電池の安全工学的考察　⑬

 

【関連特許技術】
1.　特開2024-135832　二次電池、電池パック及び車両　株式会社東芝⓷
【詳細説明】【０１７５】
  ＜測定方法＞
  係る二次電池についての分析は、以下のようにして行うことができる。
【０１７６】
  （電極の取り出し）
  二次電池に含まれる電極について分析する場合には、二次電池を分解し
て電極を取り出す。電極をジメチルカーボネートで洗浄後、乾燥させるこ
とで測定用電極を得る。
【０１７７】  （第１結着剤量の測定）
  電極が含む第１結着剤の量は、以下のようにして測定できる。
【０１７８】 先に説明した洗浄及び乾燥を行うことにより得られた測定用
電極から活物質含有層を剥離し、予め質量を測定する。活物質含有層を、
Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）などの溶媒に分散し、第１結着剤を溶媒
中に溶解させる。沈殿した活物質及び導電剤等の不溶成分を濾別して回収
し、質量を測定する。活物質の質量と沈殿物の質量の差を、第１結着剤量
として測定できる。
【０１７９】  （ＦＴ－ＩＲ分析）
  電極の表面のフーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）分析は、以下のよう
にして行うことができる。
【０１８０】測定用電極を、ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection）法に
よるＦＴ－ＩＲ分析に供する。ＦＴ－ＩＲ装置の例としては、ＢＲＵＫＥ
Ｒ社製ＶＥＲＴＥＸ７０ｖ／ＨＹＰＥＲＩＯＮ３０００またはこれと等価
な機能を有す
る装置を挙げることができる。分解能は４ｃｍ^－１、積算回数は１２８回と
する。以上のようにして、電極表面の赤外吸収スペクトルを得られる。得
られた赤外吸収スペクトルから、電極がアクリル系樹脂を含むこと、及び
、電極が含むアクリル系樹脂の種類を特定できる。
【０１８１】
  例えば、得られた赤外吸収スペクトルが、先に説明したアクリル系樹脂を
含む電極表面の赤外吸収スペクトルが有する吸収ピークを有していれば、
電極がアクリル系樹脂を含むことを特定できる。
【０１８２】
  他の例としては、得られた赤外吸収スペクトルが、先に説明したアクリ
ル酸エステル又はメタアクリル酸エステルを含む重合体を含む電極表面の
赤外吸収スペクトルと同様の特徴を有していれば、電極がアクリル酸エス
テル又はメタアクリル酸エステルを含む重合体を含むことを特定できる。
同様にして、電極が、アクリロニトリルを含む重合体を含むことを特定で
きる。
【０１８３】  （電極の表面のＸＰＳ分析）
  電極の表面のＸＰＳ分析は、以下のようにして行うことができる。
【０１８４】ＸＰＳ装置としては、アルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｅｒａ  
ＳＸＭ、又はこれと同等な機能を有する装置を用いることができる。励起
Ｘ線源には、単結晶分光Ａｌ－Ｋα線（１４８６．６ｅＶ）を用いる。Ｘ線
出力は４ｋＷ（１３ｋＶ×３１０ｍＡ）とし、光電子検出角度は４５°とし、
分析領域は約４ｍｍ×０．２ｍｍとする。スキャンは、０．１０ｅＶ／
ｓｔｅｐで行う。
【０１８５】測定用電極のＸＰＳ分析により得られたスペクトルデータに
対して、スムージング及び横軸補正のデータ処理を行う。スムージングと
しては９－ｐｏｉｎｔ  ｓｍｏｏｔｈｉｎｇを行い、横軸補正としては、
Ｎｂ_５/２ピークが２０７．１ｅＶ（Ｎｂ^３＋）に現れているとみなして補
正を行う。これにより、電極表面についてのＸＰＳスペクトルを得ること
ができる。
【０１８６】得られたＸＰＳスペクトルが、先に説明したフッ素系樹脂を
含む電極表面のＸＰＳスペクトルが有するピークを有していれば、電極が
フッ素系樹脂を含むことを特定できる。
【０１８７】得られたＸＰＳスペクトルから、電極が被膜を含むこと、及
び、被膜が含む物質の種類を特定できる。例えば、得られたＸＰＳスペク
トルが、先に説明したシアネート類を含有する被膜を含む電極表面のＸＰ
Ｓスペクトルと同様の特徴を有していれば、電極がシアネート類を含有す
る被膜を含むことを特定できる。同様にして、電極が、硫酸塩類を含有す
る被膜を含むことを特定できる。電極が、金属亜鉛、金属スズ、金属鉛、
フッ化リチウム、酸化リチウム、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛からなる群より
選択される少なくとも１つを含む被膜を含むことも、同様にして特定できる。
【０１８８】  （第１結着剤のＸＰＳ分析）
  第１結着剤のＸＰＳ分析は、以下のようにして行うことができる。
【０１８９】  測定用電極から活物質含有層を剥離し、Ｎ－メチルピロリ
ドンなどの溶媒に分散し、第１結着剤を溶媒中に溶解させる。これを濾別
して液体画分を得る。得られた液体画分を乾燥して溶媒を除去することに
より、フィルム状の第１結着剤（バインダフィルム）を得る。得られたバ
インダフィルムをＸＰＳ分析に供する。
【０１９０】ＸＰＳ装置としては、アルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｅ-
ｒａ  ＳＸＭ、又はこれと同等な機能を有する装置を用いることができる。
励起Ｘ線源には、単結晶分光Ａｌ－Ｋα線（１４８６．６ｅＶ）を用いる。
Ｘ線出力は４ｋＷ（１３ｋＶ×３１０ｍＡ）とし、光電子検出角度は４５°
とし、分析領域は約４ｍｍ×０．２ｍｍとする。スキャンは、０．１０ｅ
Ｖ／ｓｔｅｐで行う。
【０１９１】 バインダフィルムのＸＰＳ分析により得られたスペクトルに
おいて、６８０ｅＶ以上６９１ｅＶ以下の範囲内に現れるピークが、Ｆ１
ｓピークである。Ｆ１ｓピークの積分強度から、フッ素原子の原子量比（
ｍｏｌ／ｍｏｌ）を、測定装置の内部検量線によって算出することができ
る。フッ素原子の原子量比が、フッ素原子の量Ａ_Ｆである。
【０１９２】５２８ｅＶ以上５３８ｅＶ以下の範囲内に現れるピークが、
Ｏ１ｓピークである。上記と同様にして、Ｏ１ｓピークの積分強度から、
酸素原子の量Ａ_Ｏを算出できる。３９２ｅＶ以上４０８ｅＶ以下の範囲内
に現れるピークが、Ｎ１ｓピークである。上記と同様にして、Ｎ１ｓピー
クの積分強度から、窒素原子の量Ａ_Ｎを算出できる。
【０１９３】第１結着剤中のアクリル系樹脂の割合が５％以上７０％以下
であるとき、Ａ_Ｆ、Ａ_Ｏ及びＡ_Ｎが、０．０１≦Ａ_Ｆ／（Ａ_Ｆ＋Ａ_Ｏ＋２Ａ_Ｎ）
≦０．９５を満たし得る。
【０１９４】  （ラマン分光）
  水系電解質にアミド化合物及び有機硫黄化合物からなる群より選択され
る少なくとも１つが含まれていることは、水系電解質をラマン分光に供す
ることにより確認できる。
【０１９５】水系電解質が電池に含まれている場合は、電池を分解後、電
極を取り出し、電極を洗浄せずにサンプルとしてラマン分光に供すること
ができる。このようにすると、電極に付着している水系電解質について測
定できる。又は、水系電解質を抽出して、サンプルとしてラマン分光に供
してもよい。
【０１９６】ラマン分光装置としては、日本分光社製ＮＲＳ－７５００、
又はこれと同等な機能を有する装置を用いることができる。上述のサンプ
ルをガラス製チューブ等のサンプル容器に密閉し、サンプル容器越しに測
定することができる。測定は、例えば、波長５３２ｎｍのレーザー光を用
いて行うことができる。
【０１９７】第１の実施形態に係る二次電池は、水系電解質と、正極と、
負極とを含む。正極又は負極のうちの少なくとも一方の電極は第１結着剤
を含む。第１結着剤は、フッ素系樹脂およびアクリル系樹脂を含む。その
ため、係る二次電池は、サイクル寿命性能に優れる。
【０１９８】 （第２の実施形態）
  第２の実施形態によると、組電池が提供される。係る組電池は、第１の実
施形態に係る二次電池を複数個含む。
【０１９９】係る組電池において、各単電池は、電気的に直列若しくは並
列に接続して配置してもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて
配置してもよい。
【０２００】次に、実施形態に係る組電池の一例について、図面を参照し
ながら説明する。

図5.　組電池の一例を概略的に示す斜視図
【０２０１】図５は、組電池の一例を概略的に示す斜視図である。図５
に示す組電池２００は、５つの単電池１００ａ～１００ｅと、４つのバス
バー２１と、正極側リード２２と、負極側リード２３とを含む。５つの単
電池１００ａ～１００ｅのそれぞれは、第１の実施形態に係る二次電池で
ある。
【０２０２】バスバー２１は、例えば、１つの単電池１００ａの負極端子
６と、隣に位置する単電池１００ｂの正極端子７とを接続している。この
ようにして、５つの単電池１００は、４つのバスバー２１により直列に接
続されている。すなわち、図５の組電池２００は、５直列の組電池である。
例を図示しないが、電気的に並列に接続されている複数の単電池を含む組
電池では、例えば、複数の負極端子同士がバスバーにより接続されるとと
もに複数の正極端子同士がバスバーにより接続されることで、複数の単電
池が電気的に接続され得る。
【０２０３】５つの単電池１００ａ～１００ｅのうち少なくとも１つの電
池の正極端子７は、外部接続用の正極側リード２２に電気的に接続されて
いる。また、５つの単電池１００ａ～１００ｅうち少なくとも１つの電池
の負極端子６は、外部接続用の負極側リード２３に電気的に接続されている。
【０２０４】第２の実施形態に係る組電池は、第１の実施形態に係る二次
電池を含む。したがって、優れたサイクル寿命性能を達成できる。
【０２０５】
  （第３の実施形態）
  第３の実施形態によると、電池パックが提供される。この電池パックは、
第２の実施形態に係る組電池を含む。この電池パックは、第２の実施形態
に係る組電池の代わりに、単一の第１の実施形態に係る二次電池を含んで
もよい。
【０２０６】係る電池パックは、保護回路を更に含むことができる。保護
回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パック
を電源として使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回
路を、電池パックの保護回路として使用してもよい。
【０２０７】また、係る電池パックは、通電用の外部端子を更に含むこと
もできる。通電用の外部端子は、外部に二次電池からの電流を出力するた
め、及び／又は二次電池に外部からの電流を入力するためのものである。
言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部
端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電
流（自動車などの動力の回生エネルギーを含む）は通電用の外部端子を通
して電池パックに供給される。
【０２０８】次に、実施形態に係る電池パックの一例について、図面を
参照しながら説明する。

図６は、電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図
【０２０９】  図６は、電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。
図７は、図６に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。
【０２１０】図６及び図７に示す電池パック３００は、収容容器３１と、
蓋３２と、保護シート３３と、組電池２００と、プリント配線基板３４と、
配線３５と、図示しない絶縁板とを備えている。


図7.　図６に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図
【０２１１】図６に示す収容容器３１は、長方形の底面を有する有底角型
容器である。収容容器３１は、保護シート３３と、組電池２００と、プリ
ント配線基板３４と、配線３５とを収容可能に構成されている。蓋３２は、
矩形型の形状を有する。蓋３２は、収容容器３１を覆うことにより、上記
組電池２００等を収容する。収容容器３１及び蓋３２には、図示していな
いが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられて
いる。
【０２１２】組電池２００は、複数の単電池１００と、正極側リード２２
と、負極側リード２３と、粘着テープ２４とを備えている。
【０２１３】 複数の単電池１００の少なくとも１つは、第１の実施形態に
係る二次電池である。複数の単電池１００の各々は、図７に示すように電
気的に直列に接続されている。複数の単電池１００は、電気的に並列に接
続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてい
てもよい。複数の単電池１００を並列接続すると、直列接続した場合と比
較して、電池容量が増大する。
【０２１４】粘着テープ２４は、複数の単電池１００を締結している。粘
着テープ２４の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池１００を固
定してもよい。この場合、組電池２００の両側面に保護シート３３を配置
し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単
電池１００を結束させる。
【０２１５】正極側リード２２の一端は、組電池２００に接続されている。
正極側リード２２の一端は、１以上の単電池１００の正極と電気的に接続
されている。負極側リード２３の一端は、組電池２００に接続されている。
負極側リード２３の一端は、１以上の単電池１００の負極と電気的に接続
されている。
【０２１６】プリント配線基板３４は、収容容器３１の内側面のうち、一
方の短辺方向の面に沿って設置されている。プリント配線基板３４は、正
極側コネクタ３４２と、負極側コネクタ３４３と、サーミスタ３４５と、
保護回路３４６と、配線３４２ａ及び３４３ａと、通電用の外部端子３５０
と、プラス側配線（正側配線）３４８ａと、マイナス側配線（負側配線）
３４８ｂとを備えている。プリント配線基板３４の一方の主面は、組電池
２００の一側面と向き合っている。プリント配線基板３４と組電池２００
との間には、図示しない絶縁板が介在している。
【０２１７】正極側コネクタ３４２に、正極側リード２２の他端２２ａが
電気的に接続されている。負極側コネクタ３４３に、負極側リード２３の
他端２３ａが電気的に接続されている。
【０２１８】サーミスタ３４５は、プリント配線基板３４の一方の主面に
固定されている。サーミスタ３４５は、単電池１００の各々の温度を検出
し、その検出信号を保護回路３４６に送信する。
【０２１９】通電用の外部端子３５０は、プリント配線基板３４の他方の
主面に固定されている。通電用の外部端子３５０は、電池パック３００の
外部に存在する機器と電気的に接続されている。通電用の外部端子３５０
は、正側端子３５２と負側端子３５３とを含む。
【０２２０】保護回路３４６は、プリント配線基板３４の他方の主面に固
定されている。保護回路３４６は、プラス側配線３４８ａを介して正側端
子３５２と接続されている。保護回路３４６は、マイナス側配線３４８ｂ
を介して負側端子３５３と接続されている。また、保護回路３４６は、配
線３４２ａを介して正極側コネクタ３４２に電気的に接続されている。保
護回路３４６は、配線３４３ａを介して負極側コネクタ３４３に電気的に
接続されている。更に、保護回路３４６は、複数の単電池１００の各々と
配線３５を介して電気的に接続されている。
【０２２１】保護シート３３は、収容容器３１の長辺方向の両方の内側面
と、組電池２００を介してプリント配線基板３４と向き合う短辺方向の内
側面とに配置されている。保護シート３３は、例えば、樹脂又はゴムから
なる。
【０２２２】保護回路３４６は、複数の単電池１００の充放電を制御する。
また、保護回路３４６は、サーミスタ３４５から送信される検出信号、又
は、個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される検出信号に
基づいて、保護回路３４６と外部機器への通電用の外部端子３５０（正側
端子３５２、負側端子３５３）との電気的な接続を遮断する。
【０２２３】サーミスタ３４５から送信される検出信号としては、例えば、
単電池１００の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げる
ことができる。個々の単電池１００若しくは組電池２００から送信される
検出信号としては、例えば、単電池１００の過充電、過放電及び過電流を
検出した信号を挙げることができる。個々の単電池１００について過充電
等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を
検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の
単電池１００に挿入する。
【０２２４】なお、保護回路３４６としては、電池パック３００を電源と
して使用する装置（例えば、電子機器、自動車等）に含まれる回路を用い
てもよい。
【０２２５】また、この電池パック３００は、上述したように通電用の外
部端子３５０を備えている。したがって、この電池パック３００は、通電
用の外部端子３５０を介して、組電池２００からの電流を外部機器に出力
するとともに、外部機器からの電流を、組電池２００に入力することがで
きる。言い換えると、電池パック３００を電源として使用する際には、組
電池２００からの電流が、通電用の外部端子３５０を通して外部機器に供
給される。また、電池パック３００を充電する際には、外部機器からの充
電電流が、通電用の外部端子３５０を通して電池パック３００に供給され
る。この電池パック３００を車載用電池として用いた場合、外部機器から
の充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。
【０２２６】なお、電池パック３００は、複数の組電池２００を備えてい
てもよい。この場合、複数の組電池２００は、直列に接続されてもよく、
並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続され
てもよい。また、プリント配線基板３４及び配線３５は省略してもよい。
この場合、正極側リード２２及び負極側リード２３を通電用の外部端子
３５０の正側端子３５２と負側端子３５３としてそれぞれ用いてもよい。
【０２２７】このような電池パックは、例えば大電流を取り出したときに
サイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池
パックは、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、各種車両
の車載用電池として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカ
メラを挙げることができる。この電池パックは、車載用電池として特に
好適に用いられる。
【０２２８】第３の実施形態に係る電池パックは、第１の実施形態に係る二
次電池又は第２の実施形態に係る組電池を備えている。したがって、優れ
たサイクル寿命性能を達成できる。
【０２２９】

　　懐かしの晩秋期の楽曲　『落葉時雨』