タイヤ電池

Home > タイヤ電池®

『タイヤ電池』プロジェクト始動

エコロジー、リサイクル、サステナビリティー(持続可能)が、全ての会社に要求される時代となりました。本プロジェクトは、使用済みタイヤを活用し、高容量蓄電池を低コストで造ることをテーマに、2012年から研究を行って参りました。

そしてついに、使用済みタイヤの熱分解残渣物から蓄電池の電極素材(正極材・負極材)を、低コストで製造する技術を解明しました。しかも、使用済みタイヤの30%~50%が電極素材となり、残りの成分は地上資源やエネルギー源として再利用できます。

日本では、国家戦略として2020年までの蓄電池の方向性と、2030年へ向けた革新的蓄電池開発を重点項目に掲げ、関係機関や関係企業で盛んに研究が行われておりますが、安全性・効果性の観点から、全てバージン原料を中心とした研究になります。

本プロジェクトのような、持続可能なリサイクル原料を使用した例はありません。

世界初『タイヤ電池』について

タイヤ電池 モデル1号
▲『タイヤ電池』モデル1号

使用済みタイヤを熱分解した残渣物からは、電極用導電材・電極用活物質・キャパシタ用活性炭・FC金属触媒用担持体などの原料、使用済みタイヤを熱分解して分離された乾留ガスからは、CNT・CNF・PGなどの原料を、資源循環型のリサイクルを行うことで、再生することが出来ます。

これら使用済みタイヤ(硫黄を含有するゴム類を含む)が由来のリサイクル素材を使用して、各種電池や電子部品の部材に応用した、製品や商品の総称が『タイヤ電池®になります。

当社では、千葉工場に創設しましたパイロットプラントにて、蓄電池用の電極素材および導電材を、研究・開発を主な目的として、製造しております。

アグリゲートで構成される連鎖微粒子を研究し、製造プラントにて粒子の発達度やマイクロ気孔の状態を制御することにより、蓄電池の電極材に適した“活物質”の製造に成功しております。

提携先の株式会社ルネシスが、使用済みタイヤから蓄電池の電極材をつくる技術を解明し、それから4年の歳月が掛かりましたが、100ワット時クラスの容量を有する、環境負荷の少ないリチウムイオン二次電池の試作1号機を、完成させました。

※ 現在は、リチウムイオン二次電池(LiB)の研究・開発を、主に進めております。

『タイヤ電池』の優位性

一般的なリチウムイオン二次電池の正極材には、コバルトやマンガンなどのレアメタルが使われておりますが、タイヤ電池の場合はレアメタルを使わない方針で、研究開発を進めております。

レアメタルを使用しませんので、日本に自動車タイヤが存在する限りは、安定した電極材料の供給が可能です。

負極材を含めて、電極材料の価格は未定ですが、タイヤ電池プロジェクトのスケールメリットを想定すると、従来からの材料よりも低価格でご提供することが可能になります。

固体電解質、硫黄系正極材、炭素添加剤、低温充放電特性、などの研究・試験も行っており、使用可能温度域が広く、燃えない(燃えるリスクが非常に少ない)蓄電池の製造を、目指しております。

『タイヤ電池』に使われる原料

日本において、使用済み自動車タイヤの年間排出量は約100万トンあり、セメント製造工場や製紙工場などの“熱エネルギー源”などに再利用されています。

タイヤを構成する物質は、ゴム、カーボンブラック、スチールワイヤー、加硫材(硫黄)、シリカ、オイル、プラスチックなどの素材になります。

使用済みタイヤを活用して、“資源循環型リサイクル”を行うことで、炭化物、油、燃焼ガス、鉄などの、地上資源やエネルギー源が得られます。

廃棄タイヤ
▲ 廃棄タイヤ

『タイヤ電池』電極材の原料になりますのは、使用済みタイヤを熱分解した、カーボン残渣物になります。

このままの状態では、蓄電池の電極として使用できませんので、活物質に改質させる必要があります。

カーボン残渣物
▲ カーボン残渣物

『タイヤ電池』の電極材製造

一次炭化炉
▲ 炭化処理炉(連続式)
二次処理装置
▲ 二次処理装置

千葉工場に創設しましたパイロットプラントにて、研究・開発を目的に、電極材の製造を行っております。

現在は、負極活物質の製造のほか、導電材活性炭の製造も可能であり、今後製造プロセスを増やすことにより、正極材の製造も予定しております。

炭素の結晶形態は、プラントの制御方法などを工夫することにより、色々な構造の炭素がつくれることを確認しています。

二次処理装置にて精製等を行うことにより、さらに蓄電池の電極材に適した性質を、付与しております。

※ 公益財団法人 東京都中小企業振興公社 平成27年度ものづくり企業グループ高度化支援事業


タイヤ電池専用カーボン粉末
▲ 『タイヤ電池』用カーボン粉末

現在の研究結果では、タイヤ重量の約20%が、リチウムイオン二次電池の負極材として、製造可能です。

自動車タイヤ4本の重量が合計で40kgあるとすると、資源循環型のリサイクルを行うことにより、約8Kgの負極材に生まれ変わります。

導電材・活性炭・正極材を合わせますと、使用済みタイヤの30%~50%が電極素材になります。

二次電池電極材用の電磁分離機にて、微鉄粉などの磁性体を除去することも、技術的には可能です。


ラミネートセル
▲ ラミネートセル

ラボでのR&Dはコインセルにて、評価試験および実証試験は、ラミネート型リチウムイオン二次電池にて、行っております。

■ タイヤ電池(LiB)に搭載される素材の例

  • 正極集電体:正極活物質、正極導電材
  • 負極集電体:負極活物質、負極導電材
  • 炭素添加剤:CNTまたはCNF

『タイヤ電池』の実証試験

実証試験(ソーラー街路灯搭載)
実証試験(ソーラー街路灯搭載)

ソーラー街路灯に『タイヤ電池』モデル1号を搭載し、2週間の実証試験を私有地にて行いました。

・実施場所:愛知県名古屋市
・実施期間:2016年6月16日~6月29日

夜間点灯試験(ソーラー街路灯搭載)
夜間点灯試験(ソーラー街路灯搭載)

昼間は、ソーラーパネルと風車で発電をして『タイヤ電池』に充電、夜間は『タイヤ電池』に蓄めた電気をつかい街路灯を点灯させて、問題なく稼動することを確認しました。

第8回二次電池展に出展しました

第8回二次電池展
第8回二次電池展
第8回二次電池展

2017年3月1日~3月3日、東京ビッグサイトで開催されました、第8回 [国際]二次電池展 ~バッテリージャパン~に、出展いたしました。

第8回二次電池展
第8回二次電池展

負極材のパイロット工場をご支援頂きました、東京都『ものづくり企業グループ高度化支援事業』が2017年3月を以て終了いたします。2017年4月からは、正極材の研究 ⇒ 製造に向けて新たな一歩を踏み出す予定です。

従来より応援いただききました皆様、展示会にて新たにご縁をいただきました皆様に、次回の二次電池展でご報告が出来ます様、頑張って参りますので、今後とも宜しくお願い申し上げます。

『タイヤ電池』の将来性

コイン電池

使用済みタイヤを活用し、資源循環型リサイクルにて再生した素材をつかい、バッテリーやキャパシタに搭載した製品や商品が『タイヤ電池®です。

リチウムイオン二次電池の負極材は、一般に天然黒鉛の粉末が使われておりますが、当社プラントにて炭素結晶構造の発達度を制御して負極材を製造することにより、バージン原料を使用した蓄電池よりも、低コストでつくることが将来的には可能です。

『タイヤ電池』1号機は、リチウムイオン二次電池の負極材に使用しておりましたが、正極材の研究開発を鋭意進めておりまして、『タイヤ電池』2号機には正極材負極材に搭載する予定です。

燃えない電池を目指しておりますので、今後の研究開発によりエネルギー密度やサイクル数などの性能が飛躍的に向上しますと、EV(電気自動車・電動バイク)やFCV(燃料電池自動車)に搭載できる可能性も秘めております。

リチウムイオン二次電池のほか、電気二重層コンデンサの電極材(活性炭)としても利用可能であり、ナトリウムイオン二次電池の電極材の研究も行っております。

『タイヤ電池』ビジネスモデル

『タイヤ電池』プロジェクトの関係図

役割を終えた使用済みタイヤに、次なるエネルギー社会を支える『タイヤ電池』という、究極の姿のリサイクルをご提案させていただきたく、タイヤ関連事業者のご協力を得ながら、タイヤのエンドレスなビジネスモデルを創造・構築して参ります。

また、タイヤ業界に関連する企業様にご参加いただくための『タイヤ電池』プロジェクトの創設準備委員会も検討しております。進捗にあわせてご案内させていただく所存でございますので、宜しくお願い申し上げます。

なお、本プロジェクトの事業所(事務・製造)は東京炭素工業株式会社、研究・開発は株式会社ルネシスになります。

日本の明るい蓄電池ビジネスのスタートを、皆様と進めて参りたく、ここにご挨拶申し上げます。

知的財産所有権

特許
発明の名称:電池の製造方法
国際公開番号:WO2015/093590 ※JPN,USA,CAN,KOR,CHN,EUR,PCT加盟国
優先日:平成25年12月20日(2013.12.20)
商標
タイヤ電池(登録第5638538号)
著作
HP掲載内容すべて

ページのトップへ