日立オートモティブ、出力/エネルギー密度向上の車両用リチウムイオン電池開発

日立オートモティブ、出力/エネルギー密度向上の車両用リチウムイオン電池開発

画像提供:マイナビニュース

日立オートモティブシステムズは22日、出力密度を従来比1.25倍、エネルギー密度を従来比1.5倍に向上したマイルド・ハイブリッド車両向け48Vリチウムイオン電池パックを開発した。今後、自動車メーカーへのサンプル供給を開始し、2019年度から量産を行う。

近年、乗用車の燃費改善技術として、電池とモーターのパワーを使用して、ガソリンエンジンによる走行をアシストすることを目的としたマイルド・ハイブリッドシステムが、燃費の改善技術として注目されている。マイルド・ハイブリッド車両の生産台数は、グローバルで2016年の約45万台から2023年には1280万台を越えると予想されており、特に欧州や中国では、比較的安価で燃費を改善できる技術として48Vリチウムイオン電池によるマイルド・ハイブリッドシステムが急速に普及すると見込まれている。

同社はこうした動向を踏まえ、従来から得意としてきたハイブリッド車両向けリチウムイオン電池セルの製造技術と、バッテリー・マネージメント・システム(BMS)技術を結集し、2016年3月にマイルド・ハイブリッド車両向け48Vリチウムイオン電池パックを開発した。

リチウムイオン電池は、リチウムイオンが電極の材料に出入りすることで充放電する。これまでは、電池の出力密度を高める方法として、電極の膜厚を薄くして抵抗を減らすことが一般的だったが、出力密度が高まる代わりに、蓄えられるエネルギーが減ってしまうという課題があった。

新しいリチウムイオン電池パックは、セルの電極の構造をミクロンレベルで改良し、リチウムイオンが流れやすい構造にすることで、薄くしなくても抵抗を低減し、出力密度を向上させた。さらに、正極、負極それぞれの材料組成を改良し、単位重量あたりに蓄えられるリチウム量を増加させることでエネルギー密度を高めることで、従来比1.25倍の出力密度と、従来比1.5倍のエネルギー密度を同時に実現した。

また、セルの内部抵抗を抑え、発熱量を低減したことに加えて、リチウムイオン電池パックの筐体に熱伝導性や放熱性の高い金属を採用したことにより、冷却用ファンを不要とし、設置の自由度を高める薄型化を実現するとともに、静粛性の向上を図った。出力密度の向上により、モーターの加速アシストにおけるトルク性能を強化し、最大出力は12kW以上を実現し、発進時の力強い走りを可能にしている。また、最大入力は15kW以上を実現し、急減速時に生じる瞬間的に大きな回生エネルギーも回収可能とし、エネルギーの損失も低減する。こうした入出力特性の向上に加え、エネルギー密度の増大により、燃費も向上する。

なお、同製品は5月24日〜26日までパシフィコ横浜にて行われる、自動車技術会主催の「自動車技術展 人とくるまのテクノロジー展:2017 横浜」に出展される。

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