详解锂离子电容器开发

我们开发的LIC已经在瞬低补偿装置和太阳能发电负荷平均化等领域得到了采用。例如，瞬低补偿装置不同于可供应5分钟以上电力的UPS，可针对在1分钟以内的短时间内发生的电力下降供给电力。　　EDLC由于容量较小，最多只能补偿雷电造成的数ms左右的瞬时电压下降。而LIC的容量比较大，可用于电力公司自动供电导致的停电以及从常用线路切换为备用线路时的停电等数秒左右的电压下降。

瞬低补偿装置并非设置在每台设备上，而是通过统一补偿整个工厂，从而可降低管理成本。瞬低补偿装置目前仍以铅蓄电池为主流，但铅蓄电池的漏电流大，需要花费成为来维持电压，因此今后有望被LIC取代。

正在海岛上做验证试验

作为太阳能发电负荷平均化的应用事例，在日本经济产业省的“平成21年度海岛独立型系统新能源导入验证事业”中，冲绳县的与那国岛（150kW）、北大东岛（90kW）和多良间岛（230kW）采用了我们的LIC。

冲绳电力在多良间岛设置了230kW的太阳能发电设备，在实施使用LIC的负荷平均化验证试验。

海岛上存在的问题有用柴油发动机发电的发电成本高和需要为减轻环境负荷而削减CO2排放量等。作为对策，通过导入太阳能发电和风力发电，在减少柴油发动机发电用燃料的运输量的同时，还可削减CO2排放量。另外，由于海岛上使用的是独立的小规模系统，可作为微型智能电网验证，因此已经开始了验证试验。

与铅蓄电池组合使用

我们认为，包括怠速停止系统（ISS）在内的混合动力车市场今后非常有潜力。电动汽车和插电式混合动力车等需要一定能量容量的汽车无疑最适合使用LIB。然而，对混合动力车而言，输出功率、再生效率和寿命比能量容量更为重要，与LIB和镍氢充电电池等充电电池相比，LIC更合适。

具体地，我们打算在配备ISS的车辆上将其与铅蓄电池组合使用。ISS可发挥两个作用：①在发动机启动时向启动器供电；②在发动机停止时及发电停止时供电。

关于①向启动器供电，采用LIC可代替铅蓄电池供给大电力。铅蓄电池如果反复以大电力放电，会加速劣化。因此，通过将LIC与铅蓄电池并联，从低电阻LIC中释放大电力，可防止铅蓄电池因发生大的输出变动而劣化。

在铅蓄电池上并联我们的LIC时的电流和电压变化如图6所示。试验条件参考了混合动力车的实车行驶模拟模式。从结果可知，较大电流的变动LIC会予应对，铅蓄电池不会发生大变动。

通过并联铅蓄电池和低电阻LIC，铅蓄电池不会发生较大输出变动，因而可防止劣化。

另外，②的发动机停止时和发电停止时向车载电装品供电很重要。汽车一般以发动机的皮带驱动发电机转动获得能量，因此发电机直接与燃效相关。所以，采用使发电机脱离动力源的构造，可实现具有出色燃效的车辆。

不过，即使发电机脱离动力源，助力方向盘等电装品也需要较大的电力。因此认为，不仅是铅蓄电池，还要追加LIC，方可实现大电力的供给。

最适合用于混合动力车

我们还进一步将LIC用于混合动力车作为了目标。此前由于EDLC容量不足，混合动力车主要采用镍氢充电电池，但LIC的能量密度是EDLC的4倍，因此认为可以用于混合动力车。

LIC的优点如上文所述，是可大幅扩大充放电深度。镍氢充电电池和LIB如果扩大充放电深度会导致劣化，因此其充放电深度一直在40％左右。

也就是说，容量实际上只利用了40％。如此看来，用容量虽然小，但能以100％的深度充放电的LIC构成模块，也可实现不逊于充电电池的外形尺寸和重量。

在很多方面具有优势的LIC

图7是面向混合动力车试制的模块。模块的外形尺寸为400mm×400mm×90mm。容量为240Wh，工作电压为144～72V。该模块可设置在车辆前座下方，用一个模块能满足辅助发动机驱动的弱混合动力车，用两个模块可支持仅靠马达行驶的强混合动力车。

面向混合动力车开发的模块，容量为240Wh，其外形可供设置在前座下方。

表5是实际使用的混合动力车模块与用我们的LIC构成的模块的比较。若A～C公司的混合动力车的充放电深度为40％左右，则利用我们开发的模块就能充分确保相同的性能。

而且，如果实际容量相同，LIC在寿命、充电状态管理、安全性、设置自由度以及系统小型化等上具有优势。寿命、充电状态管理和安全性优势基于前述的LIC特征。而关于设置自由度，因LIC耐高温，所以设置场所的限制小。另外，由于具备耐高温的特征，无需采用水冷等需要严格温度管理的冷却方式，因此有助于实现系统的小型化。

高容量化和低温特性的改善

我们认为，今后随汽车的电动化的一步步推进，蓄电元器件会在混合动力车等高输出用途和电动汽车等高容量用途上发展，特别是高输出用途的市场会扩大。

虽然还未被充分认识到，但我觉得对蓄电元器件而言，完善的寿命管理尤为重要。蓄电元器件最希望避免的是出现突然无法使用的情况。为避免陷入这种事态，需要高精确地管理蓄电元器件。而充放电特性稳定、充放电曲线不会随着不同条件发生变化的LIC可进行精细的管理，因此可以称得上是最佳蓄电元器件。

我们的模块在汽车用途的使用范围如图8所示。除了混合动力车以外，还能用于电动助力方向盘及电动汽车空调等多种用途。

除了混合动力车外，LIC模块还可利用于多种用途。图由FDK根据日本电气学会“汽车电源的42V化技术”制作。

作为对今后的单元的要求，我们计划提高容量和改善低温特性。提高容量方面，计划开发在保持高输出的同时，具备5000F以上静电容量的单元，以实现模块的小型化。

改善低温特性方面，将开发在-40℃的低温下也能供电的单元。不过，在低温下的使用情况只有最初启动时的较短时间，考虑到混合动力车为开启车内暖气需要启动发动机，能在多大程度上改善低温特性，可能还需要考虑与材料成本的关系。