ウルトラバッテリーのソースを表示

[[File:Schematic illustration of UltraBattery.png|thumb|商品化されたウルトラバッテリーの構成の概略図]]

'''ウルトラバッテリー'''（UltraBattery）は、[[オーストラリア連邦科学産業研究機構]]（CSIRO）による発明を基に[[古河電池]]が実用化した[[鉛蓄電池]]技術を指す[[登録商標]]である。[[鉛蓄電池]]の負極活物質（海綿状[[鉛]]）を[[炭素]]素材から構成される薄層で挟み込んでいる。これによって、充電受け入れ性能が向上すると共に、サルフェーション（[[硫酸鉛]]結晶の粗大化）が抑制されて電池が長寿命化するとされる。

==歴史==
2003年、鉛蓄電池と非対称[[電気二重層コンデンサ|スーパーキャパシタ]]を同一セル内で組み合わせた電池の共同開発についてオーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）の研究者から古河電池へ打診がなされた<ref name="furukawa_report2014">{{Cite web|和書|url=https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/ir/library/annual/main/00/teaserItems1/01/file/csr_2014.pdf|title= 古河電池レポート2014|publisher=古河電池|year=2014|pages=12–13|accessdate=2023-04-12}}</ref>。

2004年、オーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）によって特許が取得された<ref name=CSIRO_UltraBattery>{{cite web|title=UltraBattery: no ordinary battery| date=22 March 2013| url=http://www.csiro.au/en/Outcomes/Energy/Storing-renewable-energy/Ultra-Battery.aspx| access-date=22 December 2013| archive-url=https://web.archive.org/web/20131015145059/http://www.csiro.au/Outcomes/Energy/Storing-renewable-energy/Ultra-Battery.aspx| archive-date=2013-10-15| url-status=dead| publisher=CSIRO}}</ref>。同年、CSIROと古河電池が共同開発のためのライセンス契約を交わした<ref name="furukawa_report2014"/>。この「ウルトラバッテリー」の開発はオーストラリア政府による資金提供を受けた。日本政府も[[新エネルギー・産業技術総合開発機構]]（NEDO）を通じてウルトラバッテリーの開発の一部に資金を供給した<ref>{{cite press release|和書|url=https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/news/news-5333998653951549593/main/0/link/100901.pdf|title= NEDO「蓄電・複合システム化技術開発」に採択決定|date=2010-09-01| publisher=古河電池|accessdate=2023-04-12}}</ref>。

2007年、米国のEast Penn Manufacturingが、[[自動車用電池|自動車向け]]と据置エネルギー貯蔵装置向けにウルトラバッテリー技術を製造し、商品化するためにグローバルライセンスを取得した（古河電池が筆頭ライセンス保持者である日本とタイを除く）<ref name=CSIROpedia_UltraBattery>{{cite web| title=UltraBattery| website=CSIROpedia| publisher=CSIRO| url=https://csiropedia.csiro.au/ultrabattery/| access-date=19 March 2016}}</ref>。

2007年、CSIROは[[再生可能エネルギー]]分野向けの大規模エネルギー貯蔵システムのためのモジュールとバッテリー管理ソフトウェアの開発研究を行う会社として[[Ecoult]]を[[ヴィクトリア州]]のCleantech Ventures社と共同で設立した<ref>{{cite journal|和書|journal=FBテクニカルニュース|year=2013|author=Lam, Lan Truey|title=UltraBattery その開発と協力関係、そして性能について|issue=69|pages=1–12|url=https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/research/technews/main/011/teaserItems1/0/file/fbtn69_all.pdf}}</ref>。Ecoultはオーストラリア政府からの支援も受けた。2010年5月、East Penn ManufacturingがCSIROからEcoultを買収した<ref>{{Cite conference| last1=Coppin| first1=Peter| last2=Wood| first2=John| title=Ultrabattery Storage Technology and Advanced Algorithms at the Megawatt Scale| date=19 October 2011| conference=Electrical Energy Storage Applications and Technologies (EESAT) 2011| conference-url=http://www.sandia.gov/ess/publication/conference-archives/essat-2011-conference/| publisher=Energy Storage Association (ESA)| url=http://www.ecoult.com/wp-content/uploads/downloads/2012/04/EESAT_2011_-_UltraBattery_-_Coppin_and_Wood_-Conference_Paper_Final.pdf| access-date=19 March 2015| archive-url=https://web.archive.org/web/20160319095757/http://www.ecoult.com/wp-content/uploads/downloads/2012/04/EESAT_2011_-_UltraBattery_-_Coppin_and_Wood_-Conference_Paper_Final.pdf| archive-date=2016-03-19}}</ref>。2020年に、East Penn ManufacturingはEcoultへの投資を停止すること発表し、Ecoultは2021年1月に営業停止を発表した。

2013年4月、古河電池は日本の[[アフターマーケット]]向けにウルトラバッテリーの販売を開始した<ref>{{Cite web|和書|url=https://response.jp/article/2013/08/23/204786.html|title= 【インタビュー】アイドリングストップはキャパシタで攻める！　古河電池| date=2013-08-23| website=Response|accessdate=2023-04-12}}</ref>。同年11月から[[ホンダ・オデッセイ#5代目 RC1/2/4型（2013年 - 2022年、2023年 - 予定）|ホンダ・オデッセイ アブソルート]]に<ref>{{Cite web|和書|url=https://response.jp/article/2014/05/23/223771.html|title= 【人とくるまのテクノロジー14】オデッセイ にも採用、古河電池のエコカー向け高効率バッテリー|date=2014-05-23|author=Response編集部|website=Response|accessdate=2023-04-12}}</ref>、2015年4月から[[ホンダ・ステップワゴン]]に新車搭載バッテリーとして採用された。

== 技術 ==
[[File:Schematic illustration of hybrid battery patented by CSIRO.png|thumb|CSIROによって特許が取得された蓄電池の構成の概略図]]

ウルトラバッテリーは負極に、[[電気化学]]反応（酸化還元反応）を担う[[鉛]]と[[電気二重層キャパシタ]]（ウルトラキャパシタ）として機能し得る多孔質性[[炭素]]（[[活性炭]]）を組み合わせる。CSIROによる2004年の特許は独立した鉛負電極と炭素負電極が並列に接続された構成（右図）であり、過去の論文や広報資料等ではそのような図が示されていることが多かった<ref>{{cite journal|和書|author=古川淳、高田利通、加納哲也、門馬大輔、L. T. Lam、N. P. Haigh、O. V. Lim、R. Louey、C. G. Phyland、D. G. Vella, L. H. Vu|journal=FBテクニカルニュース|issue=62|pages= 10–14|year=2006|title=ウルトラバッテリーの開発|url=https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/research/technews/main/018/teaserItems1/0/file/fbtn62_all.pdf}}</ref><ref>{{cite journal|和書|author=門馬大輔、高田利通、古川淳、L. T. Lam、N. P. Haigh、O. V. Lim、R. Louey、C. G. Phyland、D. G. Vella, L. H. Vu|journal=FBテクニカルニュース|issue=63|pages= 7–13|year=2007|title=ウルトラバッテリーの開発 第2報|url= https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/research/technews/main/017/teaserItems1/0/file/fbtn63_all.pdf }}</ref><ref>{{cite journal|和書|author=赤阪有一、坂本光、高田利通、門馬大輔、土橋朗、横山努、増田洋輔、中島秀仁、柴田智史、古川淳、L. T. Lam、N. P. Haigh、O. V. Lim、R. Louey、C. G. Phyland、D. G. Vella, L. H. Vu|journal=FBテクニカルニュース|issue=64|pages= 38–42|year=2008|title=ウルトラバッテリーの開発 第3報|url= https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/research/technews/main/016/teaserItems1/0/file/fbtn64_all.pdf }}</ref><ref>{{cite journal|journal=Journal of Power Sources|volume= 188|issue= 2|year= 2009|pages =642–649|title=The UltraBattery—A new battery design for a new beginning in hybrid electric vehicle energy storage|author=A. Cooper, J. Furakawa, L. Lam, M. Kellaway|doi=10.1016/j.jpowsour.2008.11.119}}</ref>。しかしながら、鉛電極と炭素キャパシタ電極を並列に接続しても、これらの電極間の作動電位の差によって、炭素キャパシタ電極は放電時にはほとんど寄与せず、充電時には水の電気分解によって水素を発生させてしまう<ref>{{cite journal|journal=Journal of Power Sources|volume= 158|issue= 2|year= 2006|pages= 1140–1148|title=Development of ultra-battery for hybrid-electric vehicle applications|author=L.T. Lam, R. Louey|doi=10.1016/j.jpowsour.2006.03.022}}</ref>。実際に古河電池によって商品化されたウルトラバッテリーは負極活物質の両面を炭素（カーボン）材料（[[カーボンブラック|高導電性炭素材料]]と高比表面積炭素材料〈活性炭〉）から成る薄層で被覆した構造をしている<ref name="furukawa_report2014"/>。

負極活物質へのカーボンの添加は硫酸鉛表面に導電パスを形成することによってサルフェーションを抑制するため一般的に行われる<ref>{{cite journal|journal=Journal of Power Sources|volume =64|issues =1–2|year= 1997|pages= 147-152|title=Effects of carbon in negative plates on cycle-life performance of valve-regulated lead/acid batteries|author=Masaaki Shiomi, Takayuki Funato, Kenji Nakamura, Katsuhiro Takahashi, Masaharu Tsubota|doi=10.1016/S0378-7753(96)02515-3}}</ref>。ウルトラバッテリーではさらに負極活物質をカーボン層で挟んでいる。2015年の研究では活性炭は電気二重層容量をほとんど示さず、活性炭表面での還元反応<chem>Pb^2+ + 2e- -> Pb</chem>（鉛の[[電着]]）が寄与していることが示されている<ref>{{cite journal|author=Zhang W., Lin H., Lu H., Liu D., Yin J. and Lin Z|year= 2015|title=On the electrochemical origin of the enhanced charge acceptance of the lead-carbon electrode|journal= J. Mater. Chem. A. |volume=3 |issue=8|pages= 4399–4404|doi=10.1039/C4TA05891G}}</ref><ref>{{cite journal|title=Mathematical Modeling of Ultra-Battery|author=Navid Aghamirzaie, Vahid Esfahanian, Azadeh Jafari and Muhammad Taghi Dalakeh|year=2019|journal= J. Electrochem. Soc.|volume= 166|issue=15|pages= A3660|doi= 10.1149/2.0571915jes}}</ref>。また、活性炭に吸着された<chem>Pb^2+</chem>イオンが充電時に負極への鉛イオン供給源となることで充電受け入れ性能が向上する（通常はこの鉛イオンの供給が律速過程となり充電受け入れ性能が低下する）、と考察されている<ref>{{cite journal|和書|journal=日本イオン交換学会誌|volume=27 |year=2016|issue= 3|title=活性炭のイオン交換作用を利用したキャパシタハイブリッド型鉛蓄電池「UltraBattery」の開発と商品化|author=萩原英貴、柴田智史、赤阪有一、古川淳|pages=47–52|doi=10.5182/jaie.27.47}}</ref>。

== 出典 ==
{{Reflist}}

== 特許 ==
* {{cite patent|title= High performance energy storage devices（高性能エネルギー蓄積装置）|country-code=WO|patent-number= 2005027255|inventor= Lan Trieu Lam, Nigel Peter Haigh, Christopher G. Phyland, David Anthony James Rand|issue-date=2004-09-16|url= https://patents.google.com/patent/WO2005027255A1/en}}
* {{cite patent|title= Optimised energy storage device（最適化されたエネルギー蓄積装置）|country-code=WO |patent-number= 2008113133|issue-date=2008-03-20|inventor= Lan Trieu Lam, Jun Furukawa, Toshimichi Takada, Daisuke Monua, Tetsuya Kanou|url= https://patents.google.com/patent/WO2008113133A1/en}}
* {{cite patent|title= 鉛蓄電池用負極板の製造法及び鉛蓄電池|country-code=WO|patent-number= 2010122873|issue-date=2010-03-19|inventor= 古川淳, 門馬大輔, 高田利通, トリュー ラン ラム, ロザリー ルーエイ, ピーター ニゲル ハイフ|url= https://patents.google.com/patent/WO2010122873A1/ja}}
* {{cite patent|title= 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板の製造法及び鉛蓄電池|country-code=WO|patent-number= 2011025058|issue-date=2010-08-26|inventor= 古川淳, 門馬大輔, 高田利通, 赤阪有一, 柴田智史, トリュー ラン ラム, ロザリー ルーエイ, ピーター ニゲル ハイフ|url= https://patents.google.com/patent/WO2011025058A1/ja}}

== 推薦文献 ==
* {{cite journal|journal=Electrochimica Acta|volume= 295|year= 2019|pages =367–375|title=High charge acceptance through interface reaction on carbon coated negative electrode for advanced lead-carbon battery system|author=T. Sadhasivam, Mi-Jung Park, Jin-Yong Shim, Jae-Eun Jin, Sang-Chai Kim, Mahaveer D. Kurkuri, Sung-Hee Roh, Ho-Young Jung|doi=10.1016/j.electacta.2018.10.149}}

== 関連項目 ==
* [[自動車用電池]]
* [[アイドリングストップ]]
* [[マイルドハイブリッド]]
* {{仮リンク|擬似キャパシタ|en|pseudocapacitor}}
* {{仮リンク|擬似キャパシタンス|en|pseudocapacitance}}
* [[イオン交換]]

== 外部リンク ==
* [https://www.furukawadenchi.co.jp/products/car/is-urtrabattery.htm アイドリングストップ車用バッテリー ECHNO<nowiki>[エクノ]</nowiki>IS UltraBattery] - 古河電池
* [https://corp.furukawadenchi.co.jp/ja/products/indust/renewable_energy/ub.html UBシリーズ（UltraBattery）サイクルユース用 長寿命型キャパシタハイブリッド制御弁式据置鉛蓄電池] - 古河電池
* [https://www.furukawadenchi.co.jp/products/pdf/patent.pdf UltraBattery Patent List] - 古河電池

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[[Category:コンデンサ]]