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全固体電池を学び直してみる＜おわり＞。

　全固体電池は、電解液を固体電解質に変えると言う技術難度の高さだけが注目されているが、特許が示す方向性は、如何にシンプルな構造で、大量生産も可能で、できるだけ "安く・小さく・軽く" 作ろうと知恵を絞っている様子が伝わってきます。　 タイトル画像に固体電解質採用時のメリットを示す説明図をを載せました。　今は実用化の目処が混とんとしていますが、もしも電解液を使用していたリチウムイオン電池を電気性能的に上回り、そして 安く・小さく・軽い 全固体電池が実用化される時代がくれば、間違いなく世の中の多くの電池が全固体電池に置き換わり始める大きな起点になると思います。

　トヨタの全固体電池の特許では請求範囲を『全固体電池は一次電池であってもよく、二次電池であってもよい。　全固体電池は単電池であってもよく、積層電池であってもよい、形状としては、例えばコイン型、ラミネート型、円筒型、角型が挙げられる。　本実施形態（特許7259777）の全固体電池は、例えば電気自動車・ハイブリッド自動車の駆動電源等に使用されてもよい。また家庭用蓄電システム等に使用されてもよい。』と貪欲に広げています＜汗＞。　全固体電池の特許件数では断トツのトヨタ、そろそろ実用化の意思表示に動き出しそうな気配を感じています＜笑＞。

全固体電池を学び直してみる＜５＞。

　特許の有効性を証明するために実証実験が必要な事は言うまでもないと思います。　全固体電池関係の特許を読んで見ると随所に実証実験結果が示されていることに気付きます。　製品化が最終目的の実証実験で使われる試料は、量産前提の試作設備で作り出す必要があり、実証実験の手段や方法も本格的な量産時に品質管理項目として幅広く使える技術として同時に養っていく必要があると思います。　試料を作り出すための大規模な設備や、ミクロや Ω・cmの単位の分析ができる実証実験設備を備えるのには膨大な資金が必要であり、同時進行で専従する多くの技術者が必要なことは容易に推察できると思います。

　特許7259777「電極、全固体電池および電極の製造方法」の中に用いられていた実証実験結果を２例、下に掲げてみました、表題は私が勝手に付けたものです＜汗＞。　ひよっとしたらこれらの結果を得るのに数千万円？のお金がかかっているのかも知れませんね＜汗＞。

全固体電池を学び直してみる＜４＞。

　トヨタの全固体電池関連の特許を読むと、全固体電池を、トヨタの力で開発から製造まで一気通貫で商品化するんだと言う流れを感じます。　昨日のプログに全固体電池を層方向に拘束すると電気抵抗が下がり、性能も安定すると言う特許があると書きましたが、そのような新しい技術に対してタイトル画像の簡単な流れ図の中のように、拘束装置を使うことを前提に、今まで養ってきた技術をもう一度原点まで差し戻し、電極材料の選択、電極部の製造方法まで遡って拘束装置付き全固体電池として最大限の性能が発揮できるように工夫している様子です。


　上の図は「特許7272304 全固体電池、および全固体電池の製造方法」の中に示されていた拘束部材の付いた全固体電池ケースです。　ボルト締結力で拘束力を自在に可変できるケース形状だと思われます。　特許と認められるには明確な効果と効果範囲を示す必要がありますが、この特許の中に実験結果が示されていたので下に示してみました。
　

※今回引用した特許が読めるURLを添付しました、興味のある方は見て見て下さい。

全固体電池を学び直してみる＜３＞。

　トヨタの全固体電池関係の特許を見ると、タイトル画像の様に積層構造の全固体電池に重石を載せたように、拘束力を加える事で電気抵抗が減り、性能も安定させる事が出来ると言う内容の特許が沢山見られます。実際に製品化されるものに反映されるかどうかは判りませんが、私は本気と思いました＜笑＞。　電解液の場合は気付かない事が、全固体電池では重要に開発ポイントになる良い例ではないかと思います。この現象に気付いている人は沢山いたのかも知れませんが、これを製品化技術にして特許にしてしまうのは流石なのかも知れません＜汗＞。

　特許本文には『本開示における全固体電池は、正極層、固体電解質層および負極層に対して、厚さ方向に沿って拘束圧を付与する拘束治具をさらに有していてもよい。拘束圧は、例えば０．１ＭＰａ以上であり、１ＭＰａ以上であってもよく、５ＭＰａ以上であってもよい。一方、拘束圧は、例えば１００ＭＰａ以下であり、５０ＭＰａ以下であってもよく、２０ＭＰａ以下であってもよい。』と書かれています。　これだけの拘束圧（重石）の範囲を基本特許で押さえられると、拘束するのをあきらめるか、トヨタの特許を使うかの道しか残されないのかも知れませんね。

全固体電池を学び直してみる＜２＞。

　トヨタは既に「アクア」で電解液を使うバイポーラ型のニッケル水素電池を実用化させている。　タイトル画像にウエブからお借りした従来型とバイポーラ型を比較した図を示しましたが、この構造で自動車用電池を製品化しているのはトヨタ（豊田織機）しかないと思います。　もともとこのバイポーラ型と言われる積層構造は全固体電池の必要構造であり、全固体電池開発の一里塚として多くのノウハウと市場実績を得ることに繋がっていると思います。　バイポーラ型のニッケル水素電池の特許を見たとき、後々開発する全固体電池にも特許範囲を広げた記述が至る所にあったことを思い出します。


　「アクア」の場合２４セルを積層した１モジュールの厚さは１０mm程度とすべて本に書かれていました。　特許を読んでも全固体電池にした場合の１セル当たりの厚さを知ることはできませんでした、推察するなら０.５mm（５００ミクロン）程度の薄膜の中に正極活性質・固体電解質・負極活性質を塗布接着した構造みたいです＜汗＞。　１セル当たりの電池出力を３.７Vとすれば、セルを１００枚重ね合わせても１モジュールの厚さは５０mm程度、単純計算で３７０Ｖの電池出力にもなるはず、、そんな夢のような全固体電池を製品化しようとする熱意が特許を読んでいると伝わってきます、損得抜きで応援したくなります＜笑＞。