小型コイン形二酸化マンガンリチウム二次電池

西口信博, 稲嶺正一, 坂井昭良, 森田誠二

三洋電機技報　Vol.31, No.2, pp.16-20(1999)

近年、携帯電話などの通信機器は世界規模での大きな市場拡大を見せている。また、機器の小型化・多機能化とともに、より小型でエネルギー密度の高いメモリバックアップ電池が必要となっている。そこで、我々は直径がいずれも6.8mm、全高がそれぞれ2.1mm，1.4mm、質量がそれぞれ0.23g，0.16gという、小型コイン形二酸化マンガン二次電池＜ＭＬ６２１＞，＜ＭＬ６１４＞を開発した。缶材の薄肉化、正極導電剤の最適化、高伝導度電解質の採用などを行った結果、従来の最小機種である＜ＭＬ１２２０＞と比較して、1/3以下の体積・質量でありながら、8〜26%のエネルギー密度向上を達成した。

リチウムイオン電池用ニッケル系複合酸化物正極の合成と電気化学特性

藤本洋行, 中島　宏, 砂川拓也, 藤谷　伸, 米津育郎

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.21-26(1999)

ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などの小型携帯電子機器の市場拡大に伴い、需要の伸長が続くリチウムイオン電池には、高容量化と低コスト化が強く求められている。そのために、従来のコバルト酸リチウムに比べて比容量が大きく、しかも原材料コストの低いニッケル酸リチウムをベースとするニッケル系複合酸化物の開発が行われてきた。しかし、比容量の大きさを生かすためには、充電終止電圧を高くして利用率を上げる必要があり、このときに充放電サイクル寿命特性や信頼性を確保することが課題であった。 　そこで、複合化する元素と焼成原料および焼成条件を検討した結果、充放電サイクル寿命特性に優れた複合酸化物LiNi0.6Co0.3Mn0.1O2を開発した。更に、直径18mm、高さ65mmの円筒形試作電池において1700mAhの高容量と優れた充放電サイクル寿命特性を実証した。

高容量角形リチウムイオン電池

小路良浩，山内康弘，杉田信章，宮本吉久三

三洋電機技報 Vol.31， No.2, pp.27-33(1999)

当社では1994年にリチウムイオン電池を商品化して以来、高いエネルギー密度，優れた安全性を特徴とした高性能二次電池を提案してきた。 今回は、小型軽量電池として携帯電話等に広く受け入れられている、アルミニウム合金を外装缶に用いた角形リチウムイオン電池において、(1)高結晶性・低配向性の活物質を用いた高性能負極の開発、(2)高容量を実現するための高安定性正極の開発、(3)アルミニウム合金外装缶の膨れを解決するための特殊形状電池缶の開発、等を行った。 　その結果、高容量角形リチウムイオン電池＜UF103450P＞において、従来値を上回る質量エネルギー密度(136Wh/kg)が得られ、薄形ノートパソコン用電源等、新しい用途への展開が可能となった。

リチウムポリマー二次電池

中溝紫織，山�ｱ幹也， 神野丸男， 渡辺浩志， 中根育朗， 生川　訓

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.34-41(1999)

近年、携帯型電子機器の電源として小型・軽量で高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池が広く利用されている。しかし、携帯機器の軽量化，コンパクト化が進むにつれて、より薄形化が可能なラミネート外装体を用いたポリマー電池の開発が強く求められている。 　そこで、我々は、薄形で漏液のない電池の開発を目的に、ポリマー材料種，電解液組成およびそれらを用いたポリマー電解質形成プロセスについて検討した。その結果、保液性に優れるポリエチレンオキシド系のゲルポリマー電解質材料と、量産性に優れた電池内部でのゲルポリマー電解質形成プロセスの開発に成功した。 　本技術により、アルミニウム製ラミネート外装体を用いても漏液を生じることなく、角形リチウムイオン二次電池と同等の優れた特性を有する厚み3.5mmの超薄形リチウムポリマー二次電池を開発できた。

分散型電池電力貯蔵用2kWh級リチウム電池

船橋淳浩，柳田勝功，柳井敦志，大北一成，能間俊之

三洋電機技報 Vol. 31, No. 2, pp.42-47(1999)

我が国では、昼夜間における電力需要の格差が大きく、電力の負荷平準化による効率的な電力利用形態を構築する必要がある。このため、電力需要サイドにおいて二次電池を用い、夜間に蓄えた電力を昼間に利用することにより、電力の負荷平準化を図ることが提案されている。 　我々は新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託研究である「分散型電池電力貯蔵技術開発」に参画し、家庭における電力負荷平準化装置用の二次電池として、高エネルギー密度でかつ長寿命の大型リチウム二次電池の開発に取り組んでいる。 　本研究において、高容量で長寿命を示すハイブリッド炭素負極とニッケル・コバルト複合酸化物正極を開発するとともに、250Wh級電池８本からなる2kWh級モジュール電池の開発に成功し、117Wh/kgの高エネルギー密度を実現した。

ニッケル・水素蓄電池用高性能水素吸蔵合金

井本輝彦，加藤菊子，東山信幸，木本 衛，伊藤靖彦

三洋電機技報 Vol.31，No.2, pp.48-53(1999)

ニッケル・水素蓄電池では、負極に用いる水素吸蔵合金の初期活性化不良による初期放電特性の低下という問題があり、水素吸蔵合金の高活性化が求められている。 　そこで、水素吸蔵合金の高活性化のため、比表面積の増大、酸化物除去効果に着目して塩酸による表面処理を検討した。 　塩酸で表面処理した合金では、電気化学的な初期活性化度が未処理合金のそれに対して1.2倍に向上した。また、充放電サイクル特性への悪影響は認められなかった。さらに、表面分析の結果、合金表面に多数の細孔の生成と金属状Ni，Coの増加（富化）を確認した。 　これらの結果から、初期放電特性向上の要因として、細孔の生成による比表面積の増大と最表面にNi，Coが富化されたことによる導電性および電気化学的触媒能の向上が考えられた。

高機能正負極活物質を用いた高エネルギー密度ニッケル・水素蓄電池

伊勢忠司，浜松太計男，東山信幸，矢野　睦，中堀真介

三洋電機技報　Vol.31, No.2, pp.54-61(1999)

ニッケル・水素蓄電池の高容量化に寄与する正負極活物質を開発した。 　正極は、水酸化ニッケル粒子表面に高導電性のナトリウム含有コバルト酸化物の被覆を行った。その結果、利用率が著しく増加した。また，この正極活物質に酸化イットリウムを添加することにより、充電受け入れ性が向上し、利用率がさらに増加した。 　負極の水素吸蔵合金は、急冷・熱処理により、組成および組織に均質なものを得た。その結果、容量，寿命ともに優れた合金が得られた。更に表面処理により、高率放電特性を改善した。 　これらの新規の正・負極活物質を用いたニッケル・水素蓄電池では、従来比約30%の高容量が得られた。

宇宙用ニッケル・水素蓄電池

内山和宏, 坂田牧男, 原口悦次, 大久保直人, 水田 徹

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.62-68(1999)

我々は、宇宙開発事業団の委託を受け、1992年から宇宙用ニッケル・水素蓄電池の開発を開始した。 　宇宙用ニッケル・水素蓄電池の開発は、高容量・長寿命・高信頼性を重要目標とし、電池の寿命目標は、放電深度25%にて20,000サイクルとした。 　電池設計は、宇宙用ニッケル・カドミウム蓄電池の構成材料・信頼性技術および民生用ニッケル・水素蓄電池の技術をもとに行い、1998年までに10〜62Ahの高信頼性宇宙用電池を開発できた。 　本開発品の実用化は既に決定しており、13Ahニッケル・水素蓄電池を基幹電源として搭載した光通信衛星が、2001年に打ち上げられる。

電気自動車用大型ニッケル･水素蓄電池

北岡和洋，藤原孝樹，小田貴史，前田礼造

三洋電機技報　Vol.31, No.2, pp.69-74(1999)

我々は低公害車の中でも最もクリーンで排気ガスを出さない、バッテリーのみをパワーソースとする電気自動車（PEV：Pure Electric Vehicle)用の大型ニッケル･水素蓄電池を開発した。 　PEV用電池は、自動車の加速性能と減速時のエネルギー回生性能に見合った高い出力性能と、通常使用時の様々な状況や事故に耐えうる高い信頼性が要求される。そこで我々は極板材料，集電構造，電池構造等の検討により電池の内部抵抗を低減し、310W/kg(DOD50%時)の高出力を達成した。また、独自に開発したポリプロピレン樹脂含浸集電構造の採用と低圧作動ガス排出弁の開発により、高い信頼性を実現した。

ハイパワー高容量ニッケル・カドミウム蓄電池

細田正弘，毛利　亨，松江慎一郎，山西伸和，寺坂雅行

三洋電機技報 Vol.31，No.2, pp.75-80(1999)

ニッケル・カドミウム蓄電池（以下ニカド電池と略す）は、大電流放電および急速充電特性に優れ、電動工具を中心としたハイパワー用途に広く用いられている。しかしながら、市場からは更なる高容量化の要望が強いため、この要望にこたえたニカド電池（当社名：カドニカ電池＜ＣＰ−２４００ＳＣＲ＞）を開発した。 　電極については、ニカド電池の特徴である大電流放電および急速充電特性を最大限に発揮できる焼結式電極を採用し、高充填密度化と高利用率化を達成した。また、電池の内部空間を有効活用すべく部品の薄形化を進めるとともに、新たな加工技術を採用した。 　これらの取り組みにより、従来機種と比較して、同一サイズで約25%の高容量化を図った＜ＣＰ−２４００ＳＣＲ＞を開発・商品化することができた。

アモルファス太陽電池の三次元光閉じ込めシミュレーションによる高効率化

菱川善博，岡本真吾，樽井久樹

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.81-86(1999)

アモルファス太陽電池の高効率化及び低コスト化には、微小な凹凸による光散乱効果により膜厚0.2〜0.3μmの薄い発電層内で光を閉じ込め、太陽光を有効に吸収させることが必要不可欠である。アモルファス太陽電池の光閉じ込めに適した凹凸のサイズ及び形状を明らかにして、定量的な光学設計による高効率化，低コスト化を可能にするために、三次元第一原理光閉じ込めシミュレータを開発した。新しいアルゴリズムとして時間領域有限差分（FDTD）法によるシミュレータを開発することにより、実用的な速度で精度良く計算を行うことが可能となり、凹凸形状と物性の実測値だけから光閉じ込め効果の最適設計を行うことが可能となった。

電力用アモルファス太陽電池および建材一体型モジュール

佐山勝信，寺川 朗，柳浦聡生，橋本治寿，岡本真吾

三洋電機技報 Vol. 31, No. 2, pp.87-93(1999)

次世代を担うクリーンエネルギー源として太陽電池が注目されており、中でも材料供給に対して有利なアモルファス太陽電池が低コスト化の本命として有望視されている。 　著者らは、このアモルファス太陽電池の高効率化と生産性向上に重要な高速成膜技術の両立を図っている。今回、広範囲での成膜条件の見直しとレーザパターニングや大面積均一成膜などの製造技術の向上を進めた結果、40cm×30cmサイズのa-Si/a-SiGe積層型太陽電池サブモジュールにて、従来の3〜5倍のｉ層堆積速度(3Å/s)にもかかわらず、 9.2％という非常に高い安定化後変換効率を達成した。さらに、当社独自の表面端子ボックス構造の野地板直付けタイプ建材一体型アモルファス太陽電池モジュールを開発し、パイロットプラントを構築した。

両面発電型ＨＩＴ太陽電池モジュール（ＨＩＴパワーダブル）

安田孝慶, 羽賀孝裕, 森実昌史, 坂田 仁, 辻野晋行

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.94-98(1999)

太陽光発電システムの更なる普及・需要拡大を図るためには、新型太陽電池モジュールの開発が必要である。我々は、従来の結晶太陽電池とは全く構造の異なる結晶シリコン基板上にアモルファスシリコン層を堆積したＨＩＴ太陽電池を商品化している。このＨＩＴ太陽電池は、表裏いずれに光が入射した場合でも発電が可能という大きな特長がある。今回、この特長を活かした光透過型構造の両面発電型HIT太陽電池モジュールを開発した。このモジュールは、同出力の従来太陽電池モジュール（ＨＩＴパワー２１ 出力180W）に比べ年間発電量として約6％の向上が期待できる（南向き、コンクリート上、設置角30度の場合）。また、垂直設置，採光性が要求される用途など、幅広い利用が可能である。

小型燃料電池用改質装置

小田勝也， 坂本 滋， 上田雅敏， 藤生 昭， 黄木丈俊

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.99-106(1999)

家庭用燃料電池において、燃料改質装置は都市ガスやLPG等の炭化水素を燃料電池本体の燃料となる水素に改質する装置であり、燃料電池本体と共に電源システムの中で中心的な役割を果たす。我々は、家庭用燃料電池への適用を目的として、3kW級天然ガス改質器を開発した。本改質器において、低コスト化が可能でかつ触媒層温度管理が容易な二重円筒型構造をベースとして、ガスフロー及びバーナ燃焼ガス経路と触媒層の位置関係に改良を施すことにより、95％以上のメタン転化率および100サイクルの耐ヒートサイクル性の向上を確認することができた。また、リン酸型燃料電池を組み合わせた3kW級電源システムにおいて、本改質器の性能（メタン転化率95.7〜96.4%、燃焼ガス中NOx濃度10ppm）を実証することができた。

１ｋW固体高分子型燃料電池電源

藤生　昭，山本聡史，槇原勝行，畑山龍次，野口博司

三洋電機技報 Vol.31, No.2, pp.107-114(1999)

固体高分子形燃料電池を用いて、1kW(AC100V)の可搬形電源を開発した。従来の内燃形のエンジン発電と比べてこのクラスでは約2倍の発電効率を示し、また排気ガスは水蒸気のみであり、非常にクリーンで理想的な電源を開発することができた。燃料には水素ガスを使用し、連続3時間の定格発電が可能で、起動時間も2分以内とスピーディな起動性能を確認できた。電池モジュールの開発により、白金の使用量を0.25mg/cm2と従来に比べ大幅(当社比）に低減することができ、またアノードとカソードの両電極の共通化により低コスト化を図ることができた。電力変換装置については、インバータ・制御技術の開発により変換効率９０％を達成し、発電効率34％(定格運転時)の安定した電力を得ることができた。

携帯電話用軽量薄形パック電池

井上康史，河端勝彦，松田卓也

三洋電機技報　Vol.31，No.2, pp.115-119(1999)

携帯電話の小型軽量化は依然として続いており、それに搭載されるパック電池に対しても、電池容量の拡大とともに軽量化の要求が強い。このため、パック電池の開発にあたっては、素電池の改良だけでなく、パック構成部品の小型軽量化の取り組みも重要である。 　我々は、1998年度携帯電話向けに、ケース材料，基板，電装部品などパック電池構成部品の徹底的な軽量化を行い、軽量化が進んだ1997年モデルを更に約19％軽量化し、22.3gの軽量薄形パック電池の開発に成功した。

マルチバッテリー急速充電器

山下孝浩，福川浩市，溝口康成，飯田正幸

三洋電機技報　Vol.31, No.2, pp.120-125(1999)

最近、ディジタルカメラやＭＤプレーヤの電源として単３形，単４形の二次電池が急速に普及しており、これに伴い共用充電可能な利便性の高い充電器のニーズが高まっている。 　我々はこれにこたえ、単３形，単４形のニッケル・カドミウム蓄電池およびニッケル・水素蓄電池の両方が充電可能なマルチバッテリー急速充電器を開発した。 　スキャン充電方式の開発や充電電圧の上限制御方式の採用により、電池容量が250mAhから1450mAhの幅広い種類の電池に対して、最適な充電が可能である。 　また、アルカリ乾電池のような一次電池の誤充電対策を施し、十分な安全性を確保した。

電池生産技術における画像処理技術の応用

永井靖泰，濱部晃由，松田　博

三洋電機技報　Vol.31，No.2, pp.126-131(1999)

二次電池の製造工程は、電極製造，組立および検査から構成されており、各工程において様々な品質判定を実施している。電池の品質保証を図るためには、各電池の良否を自動かつ非破壊・非接触で計測し、高速に判定を行うことが要求される。 　我々は、高速・高精度な判定を実現するため、画像処理技術を応用して各種のシステムを開発した。 (1) 複数台カメラを使用した電極塗布寸法計測。 (2) Ｘ線画像を使用した電池内部の極板巻きズレ検出。 (3) 電解液の赤外線吸収特性を利用した電池のリーク検出。 　これらのシステムを導入することにより、検査要員の削減とともに高品質な電池の安定供給が実現できる。

小形二次電池の環境規制とリサイクル

藤本謹也，市場正夫

三洋電機技報 Vol.３１ No.２, pp.132-137(1999)

環境保全と資源の再利用の観点から、電池に対する規制が進められている。小形二次電池に関して、欧州ではニカド電池と鉛蓄電池の回収および表示が基本的な規制内容である。しかし、最近ではすべての電池の回収を義務づける国が増えている。米国ではニカド電池と小形シール鉛電池の回収と表示について規制があり、日本ではニカド電池の表示規制がある。 電池規制に対する取り組みは、各国の電池工業会あるいは回収管理組識等が推進している。国内では、(社)電池工業会がニカド電池の回収，リサイクル及び表示の取り組みを進めてきた。また、昨年全小形二次電池の回収・リサイクルの自主取り組みを開始した。当社は、国内外の業界の取り組みを主導的な立場で推進するとともに、自社の国内ニカド電池回収ルートも構築してきた。