NTT、土壌・生物に無害なレアメタルフリーの「土に還る電池」を作製|IoTが普及する1兆個のセンサが社会革命を起こすトリリオンセンサ時代に回収困難なセンサをどうすればよいか?


参考画像:回収困難なセンサはどうすればよいか?土壌・生物へ悪影響を与えない土に還る電池(ツチニカエルでんち®)を作製(2018/2/19、NTT)|スクリーンショット




■NTT、土壌・生物に無害なレアメタルフリーの「土に還る電池」を作製|1兆個のセンサが社会革命を起こすトリリオンセンサ時代に回収困難なセンサをどうすればよいか?

回収困難なセンサはどうすればよいか?土壌・生物へ悪影響を与えない土に還る電池(ツチニカエルでんち®)を作製

(2018/2/19、NTT)

 「1兆個のセンサが社会革命を起こすトリリオンセンサ時代が到来した時、あらゆる場所にあるセンサは全て回収できるのだろうか?」
 IoTの発展に伴い、様々なセンサがばら撒かれると予想されていますが、センサや電池の交換・回収に関して十分な議論は行われていません。今後、センサが普及すると、“回収⇒再利用”というエコシステムが破綻する危険があり、そのような状況下では、回収が難しいセンサ・電池は、そのまま放置され、土壌や生物などへ大きな影響を及ぼす可能性があります。NTTは、このような課題を解決する要素技術として、回収困難な場合も土壌や生物へ影響を与えない土に還る電池(ツチニカエルでんち®)を発想し、研究開発を行ってきました。

NTTは、蓄電池に関する技術や知見を活かし、無害でレアメタルフリーな低環境負荷な電池として、電池部材が肥料成分から構成された、土壌や生物へ悪影響を与えない電池(土に還る電池:ツチニカエルでんち®)を作製し、電池動作を確認しました。

これまでの電池は、電子機器の普及に伴い、長持ち・高出力な性能が求められていることから、発火等への安全を前提に、高価なレアメタルや有害物質が使用されていましたが、こうした電池を土壌に放置すると、本来土壌に含まれていない成分もあるので、土壌や生物に対して影響を与える可能性があります。

今回、新たに低環境負荷(無害・レアメタルフリー)な材料(壌・生物等への悪影響を与えず土壌に還る「肥料成分」「生物由来材料」)のみで構成された電池を提案しました。

電池の電極は、空気中の酸素が拡散できる3次元の導電性多孔体構造が必要です。

従来の電極は、結着材により粉末状カーボンを固形化し構造を形成していますが、結着剤はフッ素系樹脂等であり、燃焼時には有害ガスの発生、また土壌等に含まれていないため、低環境負荷な材料とは言えません。

そのため、無害な結着材か、結着材フリーな電極が望ましく、今回、生物由来材料に前処理を施すことで多孔体構造を有するカーボン化に成功し、結着剤自体が無いカーボン電極を実現しました。

この電池の動作確認をしたところ、測定電流1.9mA/cm2において電池電圧1.1Vの電池性能が実現でき、 また、本電池を数個直列につなぎ、市販BLE(Bluetooth Low Energy)の温度センサモジュールに接続したところ、センサモジュールからの信号を受信し、電池動作することを確認しています。


参考画像:回収困難なセンサはどうすればよいか?土壌・生物へ悪影響を与えない土に還る電池(ツチニカエルでんち®)を作製(2018/2/19、NTT)|スクリーンショット

また、電池が植物に与える影響を確認するために、肥料検定法に基づき、使用済み電池を粉砕し,土壌に混合した植害試験(小松菜の発芽状態で評価)を行なった結果、従来電池と異なり植物の成長に悪影響を与えないことを確認し、「土に還ること」というコンセプトを実現しています。




■まとめ

【2018年予測】エネルギー業界は #ブロックチェーン と #5G と #IoT によって劇的に変わる!?|「スマートホーム」「スマートエネルギー」「スマートグリッド」で取り上げたスマートエネルギーとは、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの活用、ICTによるエネルギー利用の効率化、ガスコージェネレーション、燃料電池、蓄電池など技術を活用することにより、地域において自律的なエネルギーの需給調整を図る分散型エネルギーシステムのことを言います。

IoT(モノのインターネット化)時代になり、スマートホームが注目されていますが、家庭内でも様々なセンサー、例えば室内の温度を管理する温度センサーや暖房管理、ホームセキュリティーとしての窓自動開閉制御や侵入警報、その他家電製品がインターネットにつながり、いつでもどこでも家に関する情報を管理することができる時代になってきています。

しかし、IoTの普及で様々なモノにセンサーが付けられるようになることを予想していても、そのセンサーや電池の交換・回収まであまり語られていないのではないでしょうか。

回収が難しいセンサー・電池は、土壌や生物などへ大きな影響を及ぼす可能性があります。

そこで、IoT時代に本格的な突入するためにも、今回紹介したような、無害でレアメタルフリーな低環境負荷な電池として、電池部材が肥料成分から構成された、土壌や生物へ悪影響を与えない電池が重要なポイントになってくるのではないでしょうか。







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