ボーイング７８７の二次電池が黒こげになった原因として、二次電池が原因とする論評を見つけた。しかし、現在のところその論評の意見は正しくない。特定の二次電池が特にひどく壊れていたことに注目しているのだが二次電池の製品としてのばらつきを考慮すれば、パワーマネジメントシステムに異常があったとしても起こりうる結果である。
それでは原因は何か、と問われると、現在のところ大電流が流れたらしい、ということは推定できるが、大電流の流れた原因が不明である。これが現在のところ正しい見解だと思っています。パワーマネジメントシステムの回路が公開されていないのでこれ以上のことは推定になりますが、特許を見る限りまだ不十分なシステムです。二次電池については、鉛蓄電池よりも危険性が高い電池という認識を開発者も持っており、その対策を行っていたと思います。
一番の問題は、ボーイング社が軽量化のためになぜＬｉイオン二次電池を初めて採用したのか、そして蓄電池とパワーワーマネジメントシステムと別々の会社に発注しなければいけなかったのか、という点である。飛行機の搭乗手続きでは、Ｌｉイオン二次電池の持ち込みを厳しく制限しているにもかかわらず、なぜ蓄電池システムとして採用したのかという疑問があります。安全を犠牲にした軽量化は、飛行機の機能を考えた時に誤った設計と思います。少なくとも二次電池の持ち込み制限をしなくてもよいようになってから採用すべきではなかったか、と思います。
トヨタはハイブリッド車にニッケル水素電池を使用している。当初は安全のため、と思っていたが、プリウスαではＬｉイオン二次電池を採用してきた。安全のためというよりもコストのためだった、とがっかりさせられたが、ニッケル水素電池をボーイング７８７では採用すべきだった、と思います。実は二次電池の安全設計科学という学問が重要であるにもかかわらず、研究者がいない現実が一番の問題です。
原子力発電に関しましては３．１１でこの分野に関心が集まり、活断層などの立地条件の見直しが進みました。安全学という学問が重要な時代になりました。中国の汚染ガスから日本を守るには、どうしたらよいか？これも今ボーイング７８７の事故よりも重要な問題です。中国から日本を守るには？は国防の問題になります。弊社の簡単に学べる中国語シリーズで中国語を学び、友好関係になれるように願っています。近隣の国とは仲良くするのが一番で、言語はその手段の一つと思います。多くの人に学んでいただけるよう無料版も用意しています。
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昨日の朝刊にボーイング７８７のバッテリー問題について、詳細な写真が公開された。以前にも指摘しましたが、蓄電池は蓄電池本体とパワーマネジメントシステムから出来上がっている。今回蓄電池本体は日本製であるが、パワーマネジメントシステムはフランス製と言われています。なぜ重要なシステム部品が１社ではなく複数の会社に分けて発注されたのか不明ですが、飛行機用の部品と考えた時に問題のある部品調達の仕方です。
今回のパワーマネジメントシステムがどのような電気回路になっていたのか不明ですが、公開されている特許を見る限り、ＤＣＤＣコンバーターが用いられているはずなので、蓄電池へ外部回路の影響が及ばないはずです。溶断したヒューズの写真もあり、外部回路とパワーマネジメントシステムの間に大容量の電流が流れています。写真から、パワーマネジメントが機能せず電池に大電流が流れたように見えます。
ここから先は推定になりますので詳細を知りたい方は問い合わせていただきたいのですが、パワーマネジメントシステムの回路が公開されなければ原因はわからないだろうと思います。おそらくボーイング社には回路図があるので、ヒューズが切れるような大電流が流れた原因の解明が進むと思います。
ボーイング７８７の問題は初期不良は発生して当然と考えられている情報が一部で流れ、社会不安にもなっています。また、蓄電池の問題については、意外な危険が潜んでいたことも明らかになりました。飛行機の設計というものが自動車や複写機などに近い感覚で設計されていた可能性すら疑われます。３．１１の福島原発の事故で、原子力発電が通常の製品と異なり、実験段階に近い状態で商用運転されている実態にびっくりして２年たちますが、安全性に対するメーカーの良心が業界によりこれほど差があるのか、と驚いています。原子力発電機や飛行機よりも事務用複合プリンターの方が用いられ方を基準に評価すると安全側に設計されています。モノ創りと安全安心について全産業で一度見直す必要があるのかもしれません。
かつてメーカーで製品開発を担当した経験から、こうしたお粗末な事故が続きますと、業界ではシェアートップではありませんが、安全安心の商品を業界全体で送り出しているメーカーの誇りのようなものを退職しているにもかかわらず感じます。
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Ｌｉイオン二次電池の電解質には有機溶剤が使用されています。電解質をポリマーにした電池も存在しますが、その場合でもイオン伝導率を上げるために可塑剤として有機溶剤を使用します。すなわち電解質として水ではなく、有機溶剤を使用している電池は非水系電池と呼ばれています。
ゆえに電解質を燃えにくくするための工夫が必要になります。イオン性液体を使用するのも一つの手段です。あるいは難燃剤を添加する方法もあります。しかし、忘れてはいけないのは、エネルギーを貯めるデバイスというのは爆発の危険性があるということです。電解質が水になっても同様で、アルカリ電池でもショートさせますとポンと音をだして壊れます。
ボーイング７８７の事故で電池は無様な姿になっていました。ただ難燃対策は効果があったようで、安全に壊れたようです。あの壊れ方は、それなりの技術が生かされていた、とみるべきで、電池も含め蓄電システムに異常があった時のＹ社の回避技術は高い、と思いました。電池に回避技術が搭載されていなかったならば、怪我人が出ていた可能性もあります。最近公開された写真を見る限り、壊れ方は安全方向に設計されていたように思いました。
電池は化学反応で電気を起しています。放電は反応速度が関係しますので、加速要因が入れば、必ず発熱します。これを制御するのが、パソコンや充電器にも使用されているパワーマネジメントシステムです。今回の事故ではＹ社は電池だけ納入していました。電池の故障解析には時間がかかりますので、事故原因の解明は難しくなることが予想されます。化学屋の視点からは、電池が壊れるようなマネジメントシステムが悪いような気がしますが、原因を早く知りたいと思っています。
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二次電池の市場で現在成長しているのは自動車用途である。ハイブリッド車の普及がそれを牽引しています。ホンダは主にＬｉイオン二次電池を使用していますが、トヨタはニッケル水素二次電池を使用しています。トヨタは公知のようにコスト重視で車を設計します。スペース効率を求められる場合には、リチウム二次電池を使用していますので、そのあたりの設計思想が垣間見えます。
６年前の情報（L.T.Lam,R.Louey,J.Power Sources,158(2006)1140-1148）で恐縮ですが、鉛蓄電池を基にハイブリッド用に開発されたウルトラバッテリーについて。このバッテリーのどこがウルトラかと言いますと、価格の安さとＬｉイオン電池並みに１ｋＷｈの出力ができるという点です。それでいて、５００Ｗｈ１２Ｖバッテリーと組み合わせても価格が２２０US$です。ただし重量は５５ｋｇ。これに対して１ｋＷｈＬｉイオン二次電池は、５００Ｗｈ１２Ｖバッテリーと組み合わせて価格は１０２０US$で重量は３４ｋｇ。およそ２０ｋｇ軽くなります。
ニッケル水素二次電池でこれらと同様の性能を達成しようとすると５００ＷｈＳＬＩバッテリーと１２Ｖスターターバッテリーを組み合わせる必要があり、重量はウルトラバッテリーと同様の５５ｋｇで価格は６６０US$となるそうです。ただしこの比較は、アイドリングストップ程度のハイブリッド機構における比較で、トヨタやホンダのフルハイブリッド機構で必要となる二次電池の容量レベルの比較ではありません。
しかしこの比較から現在のＬｉイオン二次電池の価格イメージを把握することができます。すなわちモバイル用途よりも安価になっている、ということです。ニッケル水素二次電池との価格差がモバイル用途では２倍以上（エネルギー密度を考慮すると４倍以上）ありますが、自動車用途ではおよそ１．６倍程度です。また、鉛蓄電池は、ニッケル水素二次電池の１／３程度というイメージになります。驚くのは鉛蓄電池の安さで、これは電解質が水であることが寄与している、と思っています。
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政府系の投資ファンドである産業革新機構がソニーのＬｉイオン二次電池事業を核とした業界再編に乗り出したという（読売新聞。２０１３年１月２５日）。内容はソニーの子会社「ソニーエナジーデバイス」とＮＥＣ・日産自動車の合弁会社「オートモーティブエナジーサプライ」との経営統合である。
Ｌｉイオン二次電池は、１９８０年代にブリヂストンがポリマー電池として実用化（日本化学会賞受賞）して以来日本が先行してきた分野である。しかし、現在そのシェアーは、サムスンがトップになり、日本のバッテリーメーカーはトップを守りきることができなかった。しかし、Ｌｉ二次電池の部材に関しては、サムスンは日本企業から購入しており、部材の売り上げ規模でみると日本がいまだトップで、日本の電池メーカーが戦略を間違えなければ、まだ挽回ができる状況である。
公知のようにサムスンには多くの日本人技術者が引き抜かれ活躍している。Ｌｉ二次電池事業のトップはホンダから流出した技術者と聞いている。グローバルに事業が展開されている状況だから、とやかく言うつもりは無いが、日本企業で育てられた優秀な技術者が、国外へ流出している現状は手を打つべきと思っています。
さて電池という商品は組み立て型商品で、部材を外部から購入すればどこでも事業を始められる。今部材メーカーは電池まで特許に権利範囲を記載しているので、Ｌｉイオン電池の基本特許が切れた状態では、組み合わせ特許さえ回避できればどこでも生産できる商品である。
一方今でも性能開発競争が続いており、ＣＰＵに似た商品でもある。すでに２０２０年ころまでのロードマップができており、インテル商法さながらである。ＣＰＵもハイｋやローｋ材料が話題になったように、部材を外部から購入し組み立てている商品です。すなわち、二次電池とＣＰＵはよく似た商品であり、ＣＰＵのこれまでの歴史が二次電池でも起きるということであります。
このままサムスンの独走を許せば、メインストリームはサムスンの一人勝ちになります。ＣＰＵのメインストリームをインテルが握り、なかなかその状態をＡＭＤがひっくりかえせないのと同様の状態になります。おそらく２－３年で勝者が決まるでしょう。ただＣＰＵと異なる一面があり、そこの特徴に気づき戦略を展開すれば日本の企業がトップに立てると考えています。詳しくはご相談ください。
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ハードディスクはコンピュータの部品の中で脆弱な部品の一つです。WINDOWSで使用していて突然ブルーの画面になり、わけの分からないメッセージが出たなら、ハードディスクのクラッシュが起きた可能性があります。
ＮＴ以降のWINDOWSでは、ハードディスクへ頻繁にWINDOWSがアクセスしています。何をしているのか知りませんが、９５や９８とは異なる動きをしていることは確かです。９５や９８ではハードディスクのエラーが起きると起動しなくなります。あるいは起動中にフリーズするだけでした。しかし、ＮＴの系譜は親切にメッセージを出してくれます。
最初にメッセージが出た時に対応しますとほぼ完全に復旧できますが、そこをさぼりますとにっちもさっちもいかなくなります。おまけにデータファイルも失うことになります。３０年マイクロソフトのソフトウェアーとお付き合いしてきますと、できの悪いＯＳでもあきらめがつきます。カンと度胸でＯＳの至らないところを補ってゆきます。
昨日５年間使用してきたＰＣが突然ブルー画面になり、「はじめてこの画面がーーー」というメッセージがでました。さっそくハードディスクのクラスタースキャンをかけ、ファイル修復など行い、無事復旧しました。すぐに新しいハードディスクと交換して安定に動くようになりました。
ブルーの画面になる前に、ＯＳ自らハードディスクのスキャンをかけて、修復もしくはハードディスクの寿命を知らせてくれるとありがたいです。ＣＰＵが４つもついているのでそのくらい仕事してもパフォーマンスの低下は小さいと思います。
今回円安になりましたのでＨＤの値段を心配していたのですが、１Ｔで５０００円弱と信じられない値段でびっくりしました。今まで５００Ｇ２台をストライピング（ＲＡＩＤ０）で使用していたのですが、５００Ｇの半値（５年前基準）で１Ｔを買うことができました。おまけにアクセスが早い。ストライピングで使用していた時と大きな差はありません。
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昨日ボーイング７８７のＬｉ二次電池事故の記事が新聞に載っていました。今週同じ話題で書いたばかりです。ただ２回３回と事故が続きますと、福島原発と同じように技術者の良心を疑いたくなります。
３５年前の新入社員研修発表会で軽量化タイヤの技術発表をした時の話です。数年前お亡くなりになり葬儀に参列させていただいた尊敬する技術者の一人、ＣＴＯ（当時）から「君にとって軽量化タイヤとは何か」と問われました。すなおにスペックを応えましたら、叱られました。ＣＴＯの意図は、タイヤは命を乗せて走っている、ということを新入社員に教えたかったわけです。
すなわちスペックを満たしても、初めてのコンセプトの製品については商品にしてはいけない、とまで言われました。実地走行の安全試験を繰り返したデータが重要と、タイヤという製品の品質について厳しく教え込まれました。非科学的ではありますが、実験室で実際のノイズをすべて再現できるわけではないので安全性確保に実地試験が欠かせません。
当時オイルショックもあり、軽量化タイヤは時流に沿った製品で開発はかなり早い時期から行われていたのですが、製品化は「問題が無かったにもかかわらず」遅れます。安全試験にかなりの工数を割いたわけです。驚きました。石橋をたたいても渡らないその姿勢は、設計が全く新しい初物を製品化するときに重要であることを今更ながら思いだし、今回の事故で改めて身に染みました。軽量化タイヤの経験から、Ｌｉ二次電池をジャンボ飛行機に載せるには、まだ数年必要ではないでしょうか？せめて小型機の搭載実績を積み重ねてからジャンボという手順を踏むべきではないでしょうか？
実際の製品の中で問題を抽出する手段も技術開発では時として行われます。しかし、飛行機という地に足がついていない商品でそれを行うのは、あまりにも危険です。一部の報道で低燃費飛行機として初めての技術がいくつか使われているので初期故障が起きているだけ、という説明がありましたが、事故が起きた場合には人命に直接影響するという特殊な乗り物では、その説明は間違っていると思います。飛行機という乗り物は初期故障さえ許されない乗り物である、という安全哲学こそ重要と思います。
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事故が相次ぐボーイング７８７ですが、Ｌｉイオン二次電池が発火するトラブルもあったそうです。ニュースで知って驚いたのは事故の事実よりも航空機にＬｉイオン二次電池が採用されていたこと。航空機には各種厳しい規格があり、その規格を通過できるＬｉイオン二次電池ができたことにびっくりしました。
エネルギー貯蔵デバイスは基本的に使用法を誤ると爆発する可能性があると言われています。エネルギー密度が高いＬｉイオン二次電池ならばその可能性が高くなるわけですが、航空機の規格を通過できる電池の登場は、経済性さえ改善されれば、一気に二次電池の市場がＬｉイオン二次電池に置き換わる可能性が出てきたわけです。
すなわちＬｉイオン二次電池の現在の一番の問題は経済性ということになります。Ｌｉイオン二次電池に関係する冗談で、材料メーカーの幹部が海外出張に行くときに、電解質メーカーの幹部はファーストクラスに乗るが、あとはエコノミークラスに乗る、というのがあります。これは電解質メーカーが一番儲かっていることを揶揄した冗談ですが、電解質の安全性と経済性は非水系電池で相反する関係になります。
３０年ほど前にセミソリッド電解質を研究したことがありますが、溶媒で膨潤させたゲルを用いたとしても溶媒の蒸気圧はそれほど変化しません。全く溶媒を用いないときには電池の内部抵抗が高くなるので放電容量へ影響が出ます。イオン導電性を上げるためにどうしても可燃性低分子溶媒で膨潤させる必要がありました。最近は難燃性あるいは低蒸気圧のイオン性液体も登場しましたので３０年前と異なる電解質の設計が可能となりました。安全性と経済性の高い電解質はＬｉイオン二次電池の重要なテーマの一つでしょう。
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ホスファゼンは、Ｐ＝Ｎ骨格を有する化合物の総称で、Ｐに結合する塩素原子を求核置換して様々な側鎖基で修飾することができます。６員環化合物ではＰ上にハロゲン原子が結合しているときにだけ、開環重合します。ゆえに環状のまま修飾した化合物や、鎖状に高分子量化したポリマーを修飾した化合物など用途に応じて自由に設計できます。
ＰＮ骨格はＣ＝Ｃと少し異なった結合挙動をとり、環状化合物の場合でも鎖状化合物の場合でも、誘電率が４以上の物質を作り出すことができます。すなわちホスファゼン誘導体は高誘電率の化合物となります。骨格そのものの誘電率が高いことを利用できる用途にイオン導電体があります。３０年ほど前にＬｉイオン導電体を合成しましたが、ＣーＣ骨格では、やや高抵抗の半導体しか得られませんでしたが、ホスファゼン導電体では、誘電率の効果が効き、導電体と呼べるレベルまでの化合物を作ることができました。
ホスファゼンの誘電率が高いという性質は、絶縁体としての応用以外に導電体としての分野にも有益で、電池の電解質添加剤にも有望です。特にＬｉイオン電池のような非水系の電池では難燃化が重要なカギとなりますので、ホスファゼンイオン導電体の重要な用途になります。
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Ｌｉイオン二次電池のエネルギー密度は、Ｌｉ金属を負極に用いた時に最も大きくなるが、Ｌｉの針状結晶（デンドライト）が負極にでき電池内部でショートを起すので使用することができない。そのため様々な負極が検討され現在に至っている。
Ｌｉイオン二次電池が初めて上市されたのは１９９１年ソニーとされているが、１９８５年にブリヂストンがセイコー電子工業とともに共同開発し上市したのが世界初で日本化学会化学技術賞を受賞している。このあたりの状況を電池開発をやっている人に尋ねると、ブリヂストンの二次電池はコンデンサーに毛の生えた程度のデバイスだから現在の二次電池と異なる、という説明がされます。
しかし、これは間違っている。正極にポリアニリン、負極にカーボンを用いたこの電池は、れっきとしたＬｉイオン二次電池であり、コンデンサーのように大容量の電流を短時間に取り出すことができない。コンデンサーとしての動作ができないのでコンデンサーに毛が生えた程度という喩は間違っている。確かに４００Ｗｈ／ｋｇ前後の世界初と皆が認める電池のエネルギー密度には及ばないが、動作は二次電池である。ブリヂストンの電池の負極はカーボンでインタカレーションで動作していたがエネルギー密度が低かった。これは正極の影響が大きいと推定しているが、２年ほどで二次電池事業から撤退している。
おそらくエネルギー密度は４００Ｗｈ／ｋｇ前後が無ければＬｉイオン電池として認められないのでしょう。昨年上市された合金系負極の二次電池では１０００Ｗｈ／ｋｇ前後のエネルギー密度であり２０年前の２倍になっている。ニッケル水素二次電池のおよそ３倍以上である。現在このエネルギー密度がさらに倍の二次電池を目標に開発競争が激化しているのが二次電池の市場の状況です。
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