エジソンの忘れられた電池が、再生可能エネルギーの救世主となるか

20世紀初頭にトーマス・エジソンが開発したニッケル鉄電池が現代の科学者によって復活。再生可能エネルギー貯蔵の新たな可能性を探る。

20世紀初頭、電気自動車はガソリン車より多く走っていた。しかし、当時の鉛蓄電池の航続距離はわずか30マイルで、内燃機関に敗れ去った。トーマス・エジソンは、ニッケル鉄電池なら航続距離を100マイルまで延ばし、7時間の充電で長寿命を実現できると信じていた。

そのエジソンの構想が、120年の時を経て現代に蘇った。国際研究チームが学術誌Smallに発表した論文によると、エジソンのニッケル鉄電池の概念を現代技術で復活させることに成功したという。

なぜ今、エジソンの電池なのか

現在の再生可能エネルギー普及において最大の課題はエネルギー貯蔵だ。太陽光発電は夜間に発電せず、風力発電は風がなければ止まる。この不安定性を補うため、大容量で長期間の電力貯蔵技術が求められている。

従来のリチウムイオン電池は高性能だが、コストが高く、希少金属への依存も問題となっている。一方、エジソンのニッケル鉄電池は、豊富な材料を使用し、長寿命を誇る。研究チームは現代の材料科学と製造技術を組み合わせ、この古い概念に新たな命を吹き込んだ。

日本は再生可能エネルギー導入目標として、2030年までに36-38%の電源構成を掲げている。しかし、国土が狭く、大型蓄電設備の設置場所が限られるという課題がある。

パナソニックや東芝などの日本企業は、これまでリチウムイオン電池の技術開発に注力してきた。しかし、ニッケル鉄電池の復活は、新たな市場機会を創出する可能性がある。特に、工場や商業施設での定置型蓄電システムとして、コスト効率の高いソリューションになりうる。

トヨタが推進する水素社会構想との組み合わせも興味深い。水素製造時の余剰電力貯蔵に、安価で長寿命のニッケル鉄電池を活用できるかもしれない。

研究チームは、エジソン時代の課題だった充電効率の低さと電解液の劣化を現代技術で解決した。ナノ材料の活用により電極の表面積を増大させ、新しい電解液配合で長期安定性を実現している。

テスト結果では、5000回以上の充放電サイクルでも性能劣化がほとんど見られなかった。これは現在のリチウムイオン電池の2-3倍の寿命に相当する。

ただし、実用化には課題もある。ニッケル鉄電池はエネルギー密度が低く、同じ電力を蓄えるのにより大きなスペースが必要だ。また、充電時間の長さも改善が必要な点だ。

しかし、これらの特性は定置型蓄電システムでは大きな問題にならない。むしろ、安全性の高さとメンテナンス性の良さが評価される分野では、有力な選択肢となりうる。