世界唯一！日本の革新型蓄電池を開発する世界最先端の蓄電池専用解析施設SPICAの完成

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、トヨタ自動車などとともに、大強度陽子加速器施設「J-PARC（茨城県東海村）」に建設を進めてきた世界最先端の蓄電池専用解析施設「RISING中性子ビームライン（SPICA）」の完成を発表した。

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　RISINGは、Research and Development Initiative for Scientific Innovation of New Generation Batteriesの略。

　これは、2009年から2015年まで総予算約210億円を投入し（予定）、京都大学及び産業技術総合研究所関西センターを拠点として、10大学・4研究機関・12企業がオールジャパン体制で集結し、「現状比5倍のエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現」を目指して推進しているNEDO共同研究事業である。

　SPICAは、実動作状態にある蓄電池に中性子を照射しながら、構成材料の原子配列をリアルタイムで観察することができる世界唯一の蓄電池専用設備である。

　J-PARCの世界最高強度のパルス中性子を利用し、蓄電池を構成するさまざまな材料中の原子配列を調べ、組成と構造を分析する中性子回折装置で、中性子の特徴からリチウム、酸素といった軽い元素が関係した蓄電池の反応機構の解明に大きな効力を発揮する。

　この装置は、中性子の直進性を活用し、約50mに及ぶ中性子導管を用いることで、中性子の飛行距離による高い分解能を有する一方で、最新の光学デバイスを駆使して大強度の中性子線を試料位置まで輸送することができる。

　また、最大2ｍの試料スペースで、様々な電池の動作環境や材料合成環境として高温・低温、ガス雰囲気、湿度、高圧環境を再現するとともに、電池材料を想定される動作環境状態で測定、構造変化を解析することができる。

　さらに、専用化学実験室及びストレージスペースを併設しており、長期保存された蓄電池の劣化機構の解明など専用ビームラインでしかできない高度な実験も計画し、我が国の官産学が取り組む電極などの材料開発に迅速にフィードバックしていくことで、世界に先がけた革新型電池の開発につなげていく。

　日本の蓄電池に関する技術は世界最水準にあるが、蓄電池市場では熾烈な国際競争が展開されており、主流であるリチウムイオン電池の一層の性能向上は重要な課題である。

　一方で、従来型の蓄電池は理論的な性能限界も見えてきており、日本が蓄電池分野での競争力を維持・向上させて行くためには、従来の延長線上にない「革新型の蓄電池」の開発を進めることが極めて重要である。
　
　NEDOのRISING事業は、2009年から7年計画で「2030年に500Wh/kg（現状比5倍）のエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現を目指す」プロジェクトである。

　NEDOは　2つの異なる特徴をもったRISINGビームラインの整備を計画し、今年4月、まず、マンガンや鉄、コバルトなど重い元素の挙動を精密に観察することができる「RISING放射光ビームライン（BL28XU）」を大型放射光施設「SPring-8」（兵庫県佐用町）内に完成させ、運用を開始した。

　BL28XUと、今回完成した、リチウムや酸素など軽い元素の挙動を観察する「RISING中性子ビームライン（SPICA）」を相互補完的に用いることで、充電中や放電中など実作動状態にある蓄電池の中で何が起きているのか、これを原子レベルで明らかにすることが可能になる。
　
　NEDOは、特徴の異なる2つの蓄電池専用ビームラインをフル活用し、エネルギー密度など、蓄電池の飛躍的な性能向上につながる多くの知見を獲得し、革新型蓄電池の開発を加速させる。

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