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燃えない、漏れない、安全性の高い全固体電池AS-LiB®



AS-LiB®は-40℃~120℃という広い温度範囲で動作可能であり、従来の電池では困難だった過酷な環境での利用にも耐える性能を保持しています。

AS-LiB®を用いることで、温度管理や熱管理が不要となる、もしくは簡略化できるため、宇宙環境等で利用する設備の小型・軽量化や低消費電力化に寄与することが可能となります。また、電池の設置場所を選ばない等、機器の設計の自由度が上がることも期待できます。





目次
  1. 01全固体電池AS-LiB®の安全性について
  2. 02全固体電池の特殊環境での使用例






全固体電池AS-LiB®の安全性について




全固体電池AS-LiB®の安全性について
全固体電池AS-LiB®の安全性について、ご説明します。



液漏れの心配なし



従来のリチウムイオン電池は、液体電解質を使用していました。

そのため、経年劣化や衝撃などによって液漏れが発生し、周辺機器を損傷させたり、人体に悪影響を及ぼしたりするリスクがあります。
しかし、AS-LiB®は液体材料を使用していないため、液漏れの心配がありません。



可燃性ガスの発生がありません



従来のリチウムイオン電池は、可燃性の電解液を使用していました。

そのため、発熱や破損などの際に発火・爆発のリスクがあります。
しかし、固体電解質は難燃性のため、そのような心配がありません。

つまり、固体電解質を採用した次世代電池は、高い安全性を実現し、安心して使用できるのです。



全固体電池「AS-LiB®」は発火、発煙、破裂が起きにくい



電解液系リチウムイオン電池が発火に至る可能性がある条件でも、当社のAS-LiB®(ラミネートタイプ、1Ah)は発火、発煙、破裂が起こらず、高い安全性が実証されました。
また、釘刺し試験によるAS-LiB®の温度上昇は30℃程度でした。(試験条件:SOC100%、釘刺し速度:10mm/sec、釘刺し距離:貫通、釘太さ/材質:直径3mm/SUS材)


全固体電池「AS-LiB®」は発火、発煙、破裂が起きにくい






全固体電池の特殊環境での使用例



全固体電池の特殊環境での使用例


全固体電池AS-LiB®は高温・低温・真空環境でも安全に使用できる特長を有しています。

そのため、半導体製造装置等の産業機械、航空宇宙機器、医療機器などへの用途展開を行っています。



航空・宇宙機器への使用(高低温)



従来、宇宙で使用されているリチウムイオン電池は、液体を使用している点や使用温度領域が狭い点から、真空かつ温度の高低差が激しい過酷な宇宙環境では使用が困難なため、衛星等の設備内部に設置され、温度を管理しながら使用されています。

特に月面探査においては、日照時最大120℃、日陰時に-170℃という過酷な環境に長時間晒されるため、高低温でも運用可能な二次電池が期待されています(内藤 均著 『全固体電池の宇宙機への適用』巻号:54巻6号P316-320(2019年))。

AS-LiB®は-40℃~120℃(-50℃でも放電可能と論文で公表済)という広い温度範囲で動作可能であるため、AS-LiB®を用いることで、温度管理や熱管理が不要となる、もしくは簡略化できるため、宇宙環境で利用する設備の小型・軽量化や低消費電力化に寄与することが可能となります。



半導体製造装置メーカーがAS-LiB®を採用



半導体製造装置メーカー向けに、当社製全固体リチウムイオン 電池「AS-LiB®」(140mAh タイプ)を1ロット(12 個)受注しました。
今後、同社からの継続的な受注が期待されます。

AS-LiB®については、これまで様々な業界向けのサンプル提供品を受注してきましたが、実際の 製品(装置)に組み込まれる商業ベースでの受注は今回が初となります。



半導体製造装置(高低温・真空)



半導体製造装置向けウエハー型温度測定器「WAFER LOGGER(開発中)」は、シリコンウエハー上に直接回路を実装し、ケーブルなしで温度を計測、記録できるものとなっております。

AS-LiB®を適用することにより、より過酷な環境(高温、低温、真空)での動作、測定が可能となります。

参考: 八洲測器製 「WAFER LOGGER(開発中)」

高温になる工場設備やインフラ設備の点検用途等にAS-LiB®が適用できる可能性があります。




医療機器(高温)



電気メス等手術機器や医療器具は115℃~135℃程度の温度で滅菌が必要となるものがあります。
AS-LiB®は使用可能温度範囲が広いため、このような滅菌工程にも対応が可能です。

滅菌が必要となる手術機器や医療器具にAS-LiB®を適用することで、これら機器・器具ごと滅菌工程を通すことができるようになるため、無線化が可能となり、また設計の自由度が高まります。



宇宙機器への適用に向けて



AS-LiB®は揮発成分を最低限に抑えた電池構成を実現し、真空環境でも大きく膨張することがありません。


2022年に国際宇宙ステーション(ISS)に向けてAS-LiB®を搭載した全固体電池軌道上実証装置(Space AS-LiB)を打ち上げ、その後世界で初めて宇宙暴露環境(1.0×10-5 Pa)で全固体リチウムイオン電池の充放電が可能であることを確認するとともに、1年以上にわたる長期の充放電サイクル運用を達成することができました。

Space AS-LiBは2023年12月に宇宙から地球に帰還し、当社築港工場にて解体分析調査などを行っております。

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将来のゲームチェンジャーになり得る次世代電池の大本命

全固体リチウムイオン電池は、構成するすべての材料に固体物質を使用した電池です。

当社は、機械加工技術を活用した独自の製造方法によりAS-LiB®(All-Solid-state Lithium-ion Battery)を開発しました。

この製造方法により、従来の全固体リチウムイオン電池の充放電時に必要であった機械的加圧が不要になりました。

AS-LiB® 140mAhセル
AS-LiB®に関するお問い合わせ AS-LiB®カタログはこちら


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全固体電池AS-LiB®の安全性と使用環境


全固体電池AS-LiB®の周辺機器について



執筆者
カナデビア株式会社 開発本部 電池事業推進室

機械加工技術を活用した独自の製造方法によりAS-LiB®(All-Solid-state Lithium-ion Battery)を開発しました。
独自の乾式製造プロセス・製造装置の構築や、特殊環境で使用可能な電池仕様の確立に特に力を入れています。



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