再生可能エネルギーと蓄電池

第4回ブログ担当の土肥です。

みなさん，突然ですが，電池って何でしょう。電気を貯めておくものでしょうか？それとも，化学反応によって電気を生じるものでしょうか？どちらでもない太陽電池も電池ですよね。日本大百科全書によると，「物質系の変化によって放出されるエネルギーを直接電気エネルギーに変換する発電装置」と書かれています。つまり，電気を取り出せるものは全て電池なのです。極端な話，発電所も電池なのです。

電池は，物理電池，化学電池，生物電池（電気ウナギなど）に大きく分けられます。物理電池は，熱や光などの物理エネルギーから電気を作るもので，太陽電池，熱電池，原子力電池などが挙げられます。これらの電池は電気を貯める蓄電機能はありません。発電しても使わなければ，無くなってしまします。そのため，蓄電池とセットで使うことも多いですね。

化学電池は化学反応によって電気を作る電池で，使い切りの一次電池と，充電することで繰り返し使える二次電池とがあります。マンガン電池やアルカリ電池は，よく目にする電池ですが，使い分けがあるのはご存じでしょうか？アルカリ電池は，使える電気量が大きいので，モーターなどの電力消費が多いものに使用します。一方，マンガン電池は電気の消費量が少なく，長く使うものに使用します。テレビやエアコンのリモコンなどがそれにあたりますね。もっとも，我が家では，２種類の電池をストックするのが面倒ですので，アルカリ電池で代用していますが。

二次電池の代表格は，皆さんもご存じのリチウムイオン電池です。スマートフォンや電気自動車，太陽光発電の蓄電池などに使用されています。リチウムイオン電池は，「エネルギー密度」と言って，重量（または体積）あたりに蓄えられるエネルギーが非常に大きく，小さくてもたくさん電気が蓄えられるので，非常に便利です。その代わりに，使い方を間違えると，発火したりするので注意が必要です。また，リチウムイオン電池は高温では化学反応により，正極，負極がともに劣化します。特に満充電時は熱に弱いので，充電したスマートフォンを夏の車内に置き忘れたりしないよう，注意してくださいね。

さて，現在，太陽電池などの再生可能エネルギーの蓄電には，主にリチウムイオン電池が使われています。リチウムイオン電池はその用途によって正極材料が異なっており，充放電回数（サイクル）も変わってきます。家庭用蓄電池にはリン酸鉄系が使われており，充電回数も1万回と多くなっています。毎日充放電しても25年以上使えますね。これでも十分長く使えるとは思いますが，静岡理工科大学の蓄電装置研究室では，もっと長く使える電池を研究しています。それは，レドックスフロー電池といって，電気を電解液に貯める蓄電池です。電解液に貯めるので，電極材料が壊れることが無く，その点では，半永久的に使える電池です。これを，再生可能エネルギーの蓄電池として利用することを考えています。レドックスフロー電池の詳細については，またの機会にお話ししたいと思います。