法人別リリース

ダイハツ、豊田中研、トヨタ九州が連携し、再エネを活用したマイクログリッドシステムの実証実験を開始

豊田中研 — Tue, 07 Oct 2025 13:30:00 +0900

２０２５年１０月７日
ダイハツ工業株式会社
株式会社豊田中央研究所
トヨタ自動車九州株式会社

ダイハツ、豊田中研、トヨタ九州のトヨタグループ３社が連携し、再生可能エネルギーを活用したマイクログリッドシステムの実証実験を開始

ダイハツ工業株式会社（大阪府池田市、代表取締役社長：井上雅宏、以下「ダイハツ」）、株式会社豊田中央研究所（愛知県長久手市、代表取締役所長兼CRO ：志満津孝、以下「豊田中研」）、トヨタ自動車九州株式会社（福岡県宮若市、代表取締役社長：長木哲朗、以下「トヨタ九州」）は、トヨタ九州・小倉工場において、再生可能エネルギー（以下「再エネ」）を活用したマイクログリッドシステムの実証実験を2025年10月から開始しました。

１．経緯
近年、太陽光やバイオマスなどの再エネを有効活用することがカーボンニュートラル達成に向けて必要不可欠となっております。
ダイハツは、再エネの地産地消に有効なマイクログリッドシステムに着目し、豊田中研とともに、再エネで発電した電力を変換する際のエネルギー損失を最小限に抑えることができる高効率な電力変換器Smart Power Hub®（スマートパワーハブ、以下「ＳＰＨ®」）※１の共同開発を行いました。昨年より、ダイハツ社内にて技術検証を重ねてきましたが、実用化に向け、規模が大きい利用環境での有効性ならびに信頼性の確認が課題となっていました。
一方、トヨタ九州は、太陽光で発電したグリーン電力による水素の製造および工場での使用や、ハイブリッド車のバッテリーなどをリユースした蓄電池（KRe:Ba）※２の実証など、再エネの積極的な活用によるカーボンニュートラル化に取り組んできましたが、さらなる有効活用に向けた電力変換の効率化や安定的な運用が課題となっていました。

２．概要
今回の実証実験では、トヨタ九州・小倉工場において、豊田中研とダイハツが共同開発したＳＰＨを活用し、太陽光発電で作られた電気を部品製造ラインに供給するとともに、余った電気は蓄電池に貯めることで、効率的に電力を活用するマイクログリッドシステムを構築。実際に稼働している製造ラインでの実証を通じて、システムの有効性ならびに信頼性を確認し、将来的にはエネルギーの地産地消や、日中に蓄電した電気を夜間に使用するピークシフトを実現することで、ＣＯ２排出量の削減につなげていきます。

＜マイクログリッドシステムの特長＞
●新開発の３ポート（「発電」「蓄電」「使用」の３方向接続）電力変換器ＳＰＨにより、効率的な「直流主体のマイクログリッドシステム」を実現。従来の交流主体のシステムと比較し、直流⇔交流の変換回数が少なくなるため、エネルギーロスを約４５％削減。
●既存の小型電動車用のインバータなどの自動車用部品を活用し改良することで、低コストかつコンパクト化を実現。小規模な事業所などへの導入も可能。
●超高速制御（1000回以上／秒）により、再エネからの発電量が低下した場合でも蓄電池からの電力を瞬時に充当させることができるため、瞬間的な停電時においても電力供給が継続でき、生産活動の中断やデータ損失などのリスクを防ぐことが可能。

（マイクログリッドシステムのイメージ）

３．今後について
トヨタグループとしては、２０３５年までにグローバル工場でＣＯ２排出量を実質ゼロにするカーボンニュートラルを目標としています。
ダイハツ、豊田中研、トヨタ九州の３社は、今後も互いに切磋琢磨しながら、カーボンニュートラルの実現に向けた取り組みを加速させ、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

４．各社コメント
ダイハツ工業株式会社　代表取締役副社長　桑田正規のコメント
この度、トヨタグループの３社が連携し、豊田中研の「要素技術開発力」、トヨタ九州の「再エネ利活用の知見」、そしてダイハツの「良品廉価なクルマづくりの技術・ノウハウ」といったお互いの強みを活かす形で、マイクログリッドシステムの実証実験を開始することができたことを大変嬉しく思います。
今回の実験で培った再エネ活用のノウハウを、将来的には他の工場や店舗などの小規模な事業所などへ横展することも視野に、カーボンニュートラルの実現に向け、取り組みを加速させてまいります。

株式会社豊田中央研究所　執行職　田辺　稔貴のコメント
「ＳＰＨ」は、電動車開発で培ったパワーエレクトロニクスの技術をマイクログリッドに応用することで生まれた、トヨタグループならではの電力変換技術です。太陽光発電などの再生可能エネルギーの活用を後押しするＳＰＨが、本実証実験により社会実装に向けた一歩を踏み出せたことを大変喜ばしく思います。弊社はトヨタグループの研究開発を推進する中央研究所として、社会課題の解決に貢献する要素技術の開発を続けてまいります。

トヨタ自動車九州株式会社　取締役副社長　岩原信隆のコメント
２０３５年の工場カーボンニュートラル実現を目指し、太陽光発電や蓄電設備、燃料電池などの技術実証を小倉工場で推進している中、本実証実験をトヨタグループの仲間と一緒に進められることを大変光栄に思います。今回の実証実験で得られた知見を再エネの有効活用に活かし、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

※１　「Smart Power Hub」および「SPH」は株式会社豊田中央研究所の登録商標です
※２　「KRe:Ba」は小倉工場の「K」に、リユースバッテリを略した「Re:Ba」を組み合わせた造語で、自動車やフォークリフトの中古電池を組み合わせた蓄電池のことです。

以上

植物の非可食部から高効率でエタノールを生産する発酵プロセス

豊田中研 — Thu, 28 Aug 2025 09:00:00 +0900

プレスリリース

2025年8月28日
株式会社豊田中央研究所

　株式会社豊田中央研究所は、トヨタ自動車株式会社（以下、トヨタ自動車）と共同で、植物バイオマスの非可食部から効率よくエタノールを生産できる発酵プロセスを開発しました。当社技術が使われている酵母菌「TOYOTA XyloAce™」（注1）（トヨタザイロエース、以下、トヨタ酵母菌）を用いた発酵プロセスを、特定の植物バイオマスに最適化することで、非可食部の主成分であるセルロース／ヘミセルロースからのエタノールへの理論的な変換効率において、世界トップレベルとなる95％以上にまで高めることに成功しました。開発した発酵プロセスは、2024年11月に竣工した次世代グリーンCO2燃料技術研究組合（raBit）のバイオエタノール生産研究事業所における技術実証で活用されています。この研究成果は、第77回　日本生物工学会および化学工学会第５６回秋季大会にて発表される予定です。

【研究のポイント】
CO2排出が少なく、より環境に優しい第二世代バイオエタノールの生産は、バイオマスからエタノールへの変換効率の低さと、使用する酵母の発酵阻害物に対する弱さが課題だった
植物バイオマス（ソルガム等）の非可食部を原料としたバイオエタノール生産において、トヨタ酵母菌の性能を高めることで、世界トップレベルのエタノールへの変換効率を達成した
開発したトヨタ酵母菌による発酵技術は、次世代グリーンCO2燃料技術研究組合のバイオエタノール生産研究事業所で活用されている

図1. 取り組みの全体像トヨタ酵母菌の中でも高い能力を示す菌株をスクリーニングし、バイオエタノール生産効率の向上を実現した

＜背景＞
　植物などの生物資源（植物バイオマス）を原料として作られるエタノールはバイオエタノールと呼ばれ、化石燃料の削減と温室効果ガス排出の低減に貢献できる持続可能なカーボンニュートラル燃料として注目されています。バイオエタノールは酵母菌などの微生物が糖（グルコース）を発酵することで生産されます。サトウキビやトウモロコシなどの可食部位に含まれるデンプンや糖を原料とする第一世代エタノールは、変換効率が高く生産が容易である一方で、食料と競合するという懸念も指摘されています。
　そこで注目されているのが、非可食部に多く含まれる食物繊維の一種であるセルロースやヘミセルロースを原料とする第二世代バイオエタノールです。第二世代バイオエタノールは農林業の廃棄物や、食用作物の栽培には適さない土地で育てた植物を有効活用して生産できるため、第一世代バイオエタノールと比べてさらに環境負荷が小さくなると考えられています。
　一方、セルロース系原料はそのままだと酵母菌が発酵に利用できないため、これらを前処理して酵母菌が利用できる形に変換することが必要です。しかし、このとき生産される一部の糖（キシロース）は酵母が利用できず、また前処理の過程で発酵阻害物が作られるため、第二世代バイオエタノールで第一世代と同等の生産効率を達成するのは困難でした。
　当社はこれまでトヨタ自動車と共同で、キシロースを利用でき、かつ発酵阻害物に対する耐性も併せ持つ「トヨタ酵母菌」の開発を通じて、第二世代バイオエタノール生産技術の確立に取り組んでまいりました。

TOYOTA XyloAceTM (注1)（トヨタザイロエース）：一般的な酵母は、ヘミセルロースの分解によって生じるキシロースをエタノールに変換することができない。さらに、植物バイオマスの前処理によって発生する物質によって発酵が阻害され、エタノールの変換効率が低下する課題も指摘されている。 TOYOTA XyloAceTMは、発酵阻害物に対して耐性があり、グルコースだけでなくキシロースも効率よくエタノールに変換できる特徴を持つ。

＜研究内容と成果＞
　このたび当社はトヨタ自動車と共同で、植物バイオマスとしてソルガム等の非可食部を活用した第二世代バイオエタノール生産において、トヨタ酵母菌の性能を最大化する発酵プロセスを開発しました。トヨタ酵母菌に合わせて植物バイオマスを前処理・糖化することでその性能を最大限に引き出すことに加え、トヨタ酵母菌の性能自体の向上にも取り組みました。
　トヨタ酵母菌はもともと、通常の酵母が利用できないキシロースを高効率でエタノールに変換できることや、発酵阻害物に対する耐性を持っているのが特徴ですが、植物バイオマスの種類に応じて最適化することで、様々な植物バイオマスに対して高効率なエタノール生産ができる可能性があります。当社は、ソルガム等の植物バイオマス非可食部から、特に高いエタノール変換効率や発酵阻害物耐性を示す菌株をスクリーニングし、独自の育種技術によってこれらの性能をさらに高めることに成功しました。
　こうした発酵プロセスの最適化により、特定の植物バイオマスの非可食部に含まれるセルロース／ヘミセルロースを分解して得られるグルコース／キシロースからの理論的なエタノール変換効率において、95％以上という世界トップレベルを達成しました。

＜本研究の意義、今後への期待＞
　本研究成果は、2024年11月に竣工した次世代グリーンCO2燃料技術研究組合のバイオエタノール生産研究事業所で活用されています。植物バイオマスを高効率で第二世代バイオエタノールに変換する本技術は、持続可能なエネルギー生産を通じて、カーボンニュートラル社会の実現に貢献することが期待されます。

車載用電池をめぐる循環型社会の実現を目指して

豊田中研 — Wed, 23 Apr 2025 14:00:00 +0900

プレスリリース

2025年4月23日
株式会社豊田中央研究所

車載用電池をめぐる循環型社会の実現を目指して～「電池循環システム」を構成する要素技術群と評価手法の提案～

　株式会社豊田中央研究所は、車載用リチウムイオン二次電池（Lithium-ion Battery、以下LiB）のリユースやリサイクルを通じて、LiBをめぐる循環型社会の実現を目指す「電池循環システム」研究プロジェクトを推進しています。このたび当社は、LiBのライフサイクル全体を通じて環境に放出される二酸化炭素（CO2）を、定量的に評価する手法を提案しました。リユース／リサイクル技術によるCO2削減効果を統合して評価できる本手法は、LiBをめぐる循環型社会のシステム構築や、その要素技術開発の羅針盤となることが期待されます。この研究成果は、Elsevierの論文誌「Journal of Power Sources」に掲載されました。

【発表のポイント】
電池のライフサイクル全体を通じて排出されるCO2を定量評価するLCA手法を提案
リユースやリサイクルを促進する要素技術の比較やシステム全体の評価が可能に
大学等研究機関との連携を通じて、LiBをめぐる循環型社会の実現に貢献

図1. LiBのリユース／リサイクル技術開発にLCAを応用する際の考え方リユース／リサイクルの実施の有無や導入する技術の種類など、各工程での選択肢によって見込まれる新たなCO2排出量と削減効果量を算出し、ライフサイクル全体での影響を評価する

＜背景＞
　自動車の電動化や再生可能エネルギー設備への導入を背景として、ＬｉＢの需要は近年ますます高まっています。ＬｉＢを新規製造する場合に比べ、リユースやリサイクルを行うと資源消費量やCO2排出量を削減できる可能性があるため、世界中でリユース／リサイクル技術の開発が進んでいます。当社でも「電池循環システム」という研究プロジェクトを掲げ、中古LiBを結合して電力バッファとしてのリユースを促進する「SWEEP SYSTEM®」、使用済みLiBの状態診断技術「MaMoRiS®」、長寿命化・高容量化を実現したコバルトフリー正極材料、LiBのリサイクル時のリスクを低減する不活性化技術「iSleep®」、使用済みLiBの容量回復技術「iCure™」など、これまでに様々な要素技術を開発してまいりました（過去の発表はリリース末尾参照）。
　一方で、LiBの循環型社会を実現するには、各要素技術を組み合わせて社会システムとして機能させることが必要です。そこで近年重要視されているのがLiBのライフサイクルアセスメント（Life Cycle Assessment、以下ＬＣＡ）です。LiBが生産されてから廃棄されるまでのライフサイクル全体を通じて環境に与えた負荷を定量的に評価するというLCAの考え方は、要素技術の開発や社会システムの設計をする上での羅針盤になるものとして期待されています。
　従来LiBのLCA手法はいくつも提案されてきましたが、評価対象を特定の工程や部材だけに限定せず、ライフサイクル全体を通した評価を実現することや、リユースとリサイクルを別々に評価することで効果の一部が二重にカウントされてしまう問題の解決などが求められてきました。当社は、LiBをめぐる循環型社会の実現に向けて、リユース・リサイクルの要素技術の開発とLCA手法の開発を、両輪で進めてまいりました。

＜本研究の内容、今後への期待＞
　このたび当社は、リユースとリサイクルを統合して評価可能な新たなLCA手法を提案しました。この手法は、LiBのライフサイクルを詳細にモデル化し、各工程での選択がCO2排出量に与える影響を評価します（図1）。リユースとリサイクルの効果をより正確に定量評価できるだけでなく、類似する技術間の比較といった詳細な分析ができることが特徴です。
　例えばリサイクルにおける電極材料の回収技術を想定した場合、既存の回収技術に対する新技術のCO2の削減効果を定量的に評価することが可能になりました。リサイクルをするかしないかといった0か1かの違いではなく、投入するエネルギーの種別や量に応じて回収効率にどのような差が生じるのかといった細かな違いを、LiBのライフサイクル全体を通して評価することで、社会的に意義のある技術開発につながると期待されます。
　LiBをめぐる循環型社会の実現に向けては、要素技術を開発するだけでなく、科学的なコンセンサスに基づいた社会システムのデザインが求められます。当社は本LCA手法を活用したLiBのリユース・リサイクルの将来シナリオの議論を、大学等研究機関や学術団体等との連携をさらに進めることで深めてまいります。
　当社はこれからも、革新的なリユース／リサイクル技術の開発、および社会システム構築に資するLCA等の評価技術の提案を続け、LiBをめぐる循環型社会の実現に貢献してまいります。

【論文情報】
タイトル：Life Cycle Assessment Integrating the Effects of Recycling and Reuse for Battery Circulation
掲載誌：Journal of Power Sources
著者：小林哲郎1、近藤広規1、佐々木厳1
1：豊田中央研究所
DOI：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2024.235544

【問合せ先】
株式会社豊田中央研究所
研究推進部広報室
https://www.tytlabs.co.jp/contact/toiawase.html

（ご参考）電池循環システムにおける研究プロジェクト
株式会社豊田中央研究所では、車載用二次電池の、持続可能な資源循環、安心・安全な電池管理、使用済み電池の再利用を促進することで、電池を社会で循環させ、その価値を最大限に引き出すための研究プロジェクトを推進しています。
当社が蓄積してきた電気化学、材料工学、電気工学、制御工学などの要素技術を融合し、電池材料の探索から電源システムの応用開発までを一体的に取り組むことで、カーボンニュートラルとサーキュラーエコノミーが両立した持続可能な循環型社会の実現に貢献していきます。

図2.　電池循環システムにおける研究プロジェクトのイメージ図
＜関連研究＞
SWEEP SYSTEM®：中古電池を無駄なく使い切る技術を開発！～再生可能エネルギーによる電力の蓄電・供給に活用～
MaMoRiS®：世界初、リチウムイオン二次電池を長期利用するための健全性診断技術を開発～リアルタイムかつ非破壊でリチウム金属析出の有無を診断することに成功～
コバルトフリー正極材：コバルト、ニッケルフリーの高性能リチウムイオン電池正極材料を創発～マンガン系材料への非金属元素導入による長寿命化・高容量化を実証～
iSleep®：リチウムイオン二次電池の不活性化技術を開発～リサイクル時の発熱等のリスク低減に貢献する新手法～
iCure™：使用済みリチウムイオン二次電池の簡便な容量回復技術を開発～溶液の注入による容量回復を確認～
以上

燃料電池の未来を拓く

豊田中研 — Thu, 17 Apr 2025 14:10:00 +0900

2025年4月17日
一般財団法人総合科学研究機構
株式会社豊田中央研究所
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
J-PARCセンター
　地球温暖化対策として、再生可能エネルギーを活用したクリーンな発電システムの開発が世界的な課題となっています。水素を燃料として利用する固体高分子形燃料電池（PEFC）は、発電時の排出物が水のみという環境にやさしい特徴を持ち、特に燃料電池自動車への応用が期待されています。発電特性は燃料電池内部の水の挙動と密接に関連しており、その制御は極めて重要です。しかし、触媒層を構成するアイオノマー（イオン伝導性高分子）の中の水の挙動の理解は不十分でした。
　一般財団法人総合科学研究機構中性子科学センターの岩瀬裕希副主任研究員、有馬寛副主任研究員（現、京都大学複合原子力科学研究所准教授）、株式会社豊田中央研究所の原田雅史主任研究員、および国立研究開発法人日本原子力研究開発機構・物質科学研究センターの熊田高之研究主幹の研究グループは、中性子小角散乱法を用いて、PEFC内部の触媒層におけるアイオノマーの含水率を定量化する新たな評価方法を提案しました。
　従来の研究では加湿された触媒層に対して複雑なモデルを構築してきましたが、本研究では乾燥状態と含水状態の実験結果を直接比較することで、含水率を評価できることを見出しました。
　本手法を用いた解析の結果、相対湿度が増加すると、触媒層のアイオノマーが水を強く保持することが明らかになりました。発電中の燃料電池に適用したところ、触媒層内のアイオノマーの含水率が発電性能に大きな影響を与えることを確認し、性能向上と耐久性強化に向けた新たな設計指針を提供することが可能になりました。
　本研究成果は、Elsevierの化学工学分野の専門誌「Chemical Engineering Journal」に2025年4月15日に掲載されました。

SiC結晶生成時の黒鉛ルツボの劣化を抑制

豊田中研 — Wed, 27 Nov 2024 15:30:00 +0900

2024年11月27日
株式会社豊田中央研究所 https://www.tytlabs.co.jp/
株式会社豊田中央研究所は、パワー半導体材料となるSiC（炭化ケイ素）の結晶生成を行う黒鉛ルツボ（以下、ルツボ）の劣化を抑制する、炭化タンタルの厚膜コーティング技術「SinTaC®」を開発しました。
SiCの製造は、高価なルツボを用いて目的の場所に単結晶を生成、成長させます（図1左）。この際、2,000℃以上の高温に加熱されるとともに、発生するガスによりルツボが腐食し劣化します。さらにルツボの内面へSiC結晶が固着するため（図1中）、ルツボは1度の使用で廃棄されていました。
今回、ルツボ全体にSinTaC®の厚膜コーティングを施すことで耐腐食性が向上するとともに、ルツボの内面に追加処理を施すことで、SiCが付着しても剝がれやすくなる（固着を抑制する）効果を確認しました（図1右）。その結果、ルツボの再使用が可能となり、SiC製造コストだけでなく、環境負荷の低減に貢献することが期待されます。

【研究のポイント】
◆　炭化タンタルのコーティングは、膜厚が薄いとルツボの加熱時にひび割れが生じる場合があるため、均質な厚膜形成が必要。
◆　そこで、スラリー材料設計により、炭化タンタルの均質かつ厚膜化を実現する最適な条件を見出し、コーティング技術（SinTaC®）として実現。
◆　SinTaC®の厚膜コーティングに表面粗さを低減する処理を追加することで、目的の場所以外へのSiCの固着を抑えることが可能。

使用済みリチウムイオン二次電池の簡便な容量回復技術を開発

豊田中研 — Wed, 06 Nov 2024 14:00:00 +0900

2024年11月6日
株式会社豊田中央研究所
株式会社豊田中央研究所とトヨタ自動車株式会社は、回復剤を注入する方法で、使用済みリチウムイオン二次電池（Lithium-ion Battery、以下LiB）の容量を回復させる技術を開発しました。
本技術は、容量回復後のサイクル劣化（充放電の繰り返しによる容量の低下[※注1]）も、ほぼ見られないことから、LiBを解体することなくそのままの利用が可能となるため、これまではリサイクルの対象となっていました使用済みLiBのリユース促進が期待されます。
この研究成果は、Cell Pressの論文誌Jouleに2024年3月8日付でオンライン掲載されました。当社は本技術の詳細を、11月21日に第65回電池討論会にて発表します。

【研究のポイント】
◆ リチウムナフタレニド溶液[※注2]と高誘電率溶媒[※注3]の混合溶液が、容量が低下したLiBにリチウムイオンと電子を補充して容量を回復する効果があることを発見。
◆ 理論計算と機械学習を組み合わせて容量回復のメカニズムを解明するとともに、混合溶液の最適な電位[※注4]条件を検討。
◆ 実験用のLiBにて、容量の回復とその持続効果を試験的に検証。注入前の容量に対して20～25%程度回復し、充放電を100サイクル繰り返しても、サイクル劣化がほぼ生じないことを確認。さらに車載用サイズの中古電池においても、本手法による容量回復効果を試験的に確認。

【論文情報】
タイトル：Direct Capacity Regeneration for Spent Li-ion Batteries
掲載誌：Joule
著者：荻原信宏*1、永谷勝彦*2、山口裕之*2、近藤康仁*1、山田由香*1、堀場貴裕*1、馬場健*2、大庭伸子*1、駒形将吾*1、青木良文*1、近藤広規*1、佐々木厳*1、岡山忍*2*3
*1:豊田中央研究所　*2:トヨタ自動車　*3:プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社
DOI：https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.010

【補足情報】
注１）     LiBの容量低下：LiBの充電時に、主に黒鉛負極表面でおこる電子移動を伴う副反応によって動けるLiイオンが消費され、結果として電池の容量が徐々に減っていく現象。
注２）     リチウムナフタレニド溶液：Li金属とナフタレンを混合した溶液。ナフタレンはリチウムから正極への電子移動を媒介する。
注３）     高誘電率溶媒：イオンや分子を安定に溶解する溶媒。高誘電率ほど溶解度が高くなる傾向を示す。
注４）     電位：電荷が持つ位置エネルギーの大きさで、電気化学反応の方向や速さを決定する。

小型リチウムイオン電池向けの新構造を開発

豊田中研 — Wed, 25 Sep 2024 14:00:00 +0900

2024年9月25日
株式会社豊田中央研究所
株式会社豊田中央研究所は、リチウムイオン二次電池の電極構造を刷新した「ファイバー電池」を開発しました。繊維状のユニットを束ねることで、エネルギー密度と急速充放電性能を両立するだけでなく、サイズや形状を柔軟に変えることもできます。この研究成果は、英国王立化学会の論文誌「Energy & Environmental Science」に2024年3月25日付でオンライン掲載されました。（DOI：https://doi.org/10.1039/D4EE00283K）
図1 本研究の全体像図2 電極構造の違い

CO2から炭素数3の化合物を合成する分子触媒を開発

豊田中研 — Wed, 11 Sep 2024 14:00:00 +0900

2024年9月11日
株式会社豊田中央研究所
株式会社豊田中央研究所は、二酸化炭素（CO2）から炭素原子3つで構成されるアルコールであるプロパノール（C3H7OH）を合成する新たな分子触媒を開発しました。CO2を材料にして炭素数3の化合物を合成する分子触媒は世界初で、CO2の有効活用につながる可能性があります。この研究成果は、Springer-Natureの論文誌「Nature Catalysis」に2024年4月15日付でオンライン掲載されました（ https://doi.org/10.1038/s41929-024-01147-y ）。

【研究のポイント】
◆ 銅（Cu）元素2つを核とする金属錯体が、CO2をプロパノールに変換する分子触媒として機能することを発見（図1）
◆ 分子触媒によるCO2の還元反応で炭素数3の化合物を合成した例は世界初
◆ 分子触媒が持つ設計の自由度の高さという特徴を生かし、より付加価値の高い化合物を合成する分子触媒の開発につながることを期待

図1. 研究の全体像

図2. 生成物の選択性

リチウムイオン二次電池の不活性化技術を開発

豊田中研 — Wed, 26 Jun 2024 14:00:00 +0900

2024年6月26日
株式会社豊田中央研究所
株式会社豊田中央研究所は、リチウムイオン二次電池（Lithium-ion Battery、以下LiB）のリサイクル時のリスクを低減する、新たな電池不活性化技術「iSleepTM」を開発しました。廃棄LiB内へレドックスシャトル ※1 剤（以下、RS剤）を添加し、残存電圧を0V近くまで放電させる技術で、LiBの解体・破砕時における発熱等のリスク低減に貢献します。
この研究成果は、Springer-Natureの論文誌「Scientific Reports」に2024年2月11日付でオンライン掲載されました。

【研究のポイント】
◆ LiBの解体・破砕を伴うリサイクルでは、LiBの残存電圧の放電や析出したリチウム（以下、Li）金属の除去といった電池不活性化の前処理が必要
◆ 正極と負極を電気化学的に内部短絡させることで、残存電圧を0V近くまで放電するとともに、析出したLi金属も溶解させるRS剤を発見
◆ LiBリサイクル時のリスク低減により、資源の有効活用や製造時の環境負荷低減に貢献

※1 レドックスシャトル:電池内部に存在する酸化還元種（本研究ではフェノチアジン）が正極と負極の間で酸化と還元を繰り返すこと。

世界初、中性子で車載用燃料電池内部の水の凍結過程を観察

豊田中研 — Thu, 14 Mar 2024 15:00:00 +0900

2024年3月14日
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
J‐PARCセンター
株式会社豊田中央研究所
一般財団法人総合科学研究機構
　氷点下でより効率的に燃料電池を始動するには、氷点下環境下での燃料電池内部の凍結挙動を観察する必要があります。そのためには「実用サイズの燃料電池を広い視野で観察する技術」と「水と氷を区別する技術」の2つの新技術の開発が必要でした。
　今回、広い視野で観察するための大型環境模擬装置と、水と氷を高精度で識別する技術を新たに開発し、測定用の大強度中性子ビームの条件を最適化することで、氷点下における大型燃料電池内部で水と氷を識別することが可能となりました。
　なお本研究は、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（理事長　小口正範）J-PARCセンターの篠原武尚研究主幹、株式会社豊田中央研究所 (代表取締役所長兼CRO 中西広吉)の樋口雄紀研究員、一般財団法人総合科学研究機構 (理事長　横溝英明) 中性子科学センターの林田洋寿副主任研究員らの研究グループによるもので、大強度陽子加速器施設 (J-PARC) 物質・生命科学実験施設 (MLF)）中性子イメージング装置「RADEN」で行われました。
　今後、車載用燃料電池の更なる性能向上に貢献する技術への発展が期待されます。

本研究成果は、Springer Natureの論文誌「Communications Engineering」に2024年2月19日に掲載されました。

コバルト、ニッケルフリーの高性能リチウムイオン電池正極材料を創発

豊田中研 — Wed, 06 Mar 2024 14:00:00 +0900

2024年3月6日
株式会社豊田中央研究所
株式会社豊田中央研究所は、リチウムイオン二次電池（以下、LiB）の正極材料としてリチウムマンガン（以下、LiMn）酸化物に注目し、非金属元素の導入により性能を向上させることに成功しました。非金属のホウ素やリンを導入することで、それぞれ長寿命化と高容量化の効果があることを実証しました。この研究成果は、John Wiley & Sonsの論文誌「Advanced Energy Materials（オンライン、インパクトファクター：29.698）」に2023年10月17日に掲載されました。（DOI: 10.1002/aenm.202301843）

【研究のポイント】
LiBの正極材料として、資源の持続可能性の観点でリスクのあるコバルト、ニッケルを使用せず、資源の制約が少ないLiMn酸化物（無秩序岩塩型）の結晶構造を制御することで、長寿命化と高容量化を実現できることを試験電池にて実証しました
◆ 長寿命化：結晶格子間のすき間（図1左）に非金属元素のホウ素を導入することで、結晶構造が安定化し、繰り返し使用後にも容量維持を実現
◆ 高容量化：同様にリンを低濃度で導入することで、リチウムイオンの吸蔵・放出量が増え（図1右）、高エネルギー密度を実現

世界初、リチウムイオン二次電池を長期利用するための健全性診断技術を開発

豊田中研 — Fri, 02 Feb 2024 14:00:00 +0900

2024年2月2日
https://www.tytlabs.co.jp/株式会社豊田中央研究所
　株式会社豊田中央研究所は、リチウムイオン二次電池（以下、LiB）の内部で析出するリチウム（以下、Li）金属を、高周波電流の応答から検出できる技術を開発しました。
　本技術は、統計的データ処理や機械学習を用いて間接的に検出する技術とは異なり、リアルタイムかつ非破壊でLi金属の析出を直接的に検出できるため、リユースなどLiBを長期間利用する際に求められる、電池の状態の健全性をセンシングする技術として期待されます。
　この研究成果は、Springer-Natureの論文誌「Nature Communications（オンライン）」に２０２３年１１月１０日に掲載されました（DOI：10.1038/s41467-023-43138）。

【研究のポイント】
◆ LiBに特定の高周波帯域の電流を流すことで、LiB内の電子の動きを、電池内部の構造体（端子など）やLiイオンの動きによる影響を受けにくく、強調して捉えられることを発見
◆ 負極表面にLi金属が存在する場合に、電子が流れやすくなる方向に生じる電池内部の抵抗変化を利用することで、Li金属析出の有無を診断
◆ リアルタイムかつ非破壊でLi金属析出が検出できるため、LiBを長期間使用する際に求められる“健全性のセンシング技術”への応用が期待される

自動車向け燃料電池内部の水の挙動を解明

豊田中研 — Wed, 11 Oct 2023 13:00:00 +0900

2023年10月11日
株式会社豊田中央研究所
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
J-PARCセンター
一般財団法人総合科学研究機構
株式会社豊田中央研究所、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構（JAEA）、一般財団法人総合科学研究機構（CROSS）の三機関は、大強度陽子加速器施設（J-PARC）物質・生命科学実験施設（MLF）エネルギー分析型中性子イメージング装置「RADEN」のパルス中性子ビーム、および大型放射光施設SPring-8豊田ビームライン（BL33XU）の放射光X線を用いて、車載用大型燃料電池内部の水の挙動を明らかにすることに成功しました。

・大面積パルス中性子ビームと高分解能放射光X線を組み合わせるという世界初の観察手法により、車載用大型燃料電池内部の水の分布と移動を解析しました。
・車載用大型燃料電池の長尺方向数十㎝にわたり形成されるマクロな水の分布を決める要因の一つは、燃料電池内部の積層方向数百µmに沿ったミクロな水の移動であることを実験で明らかにしました。
・燃料電池の制御方法の最適化、材料・流路のコンセプトの立案とその検証など、燃料電池の研究開発における様々な展開が期待されます。

この研究成果は、アメリカ化学会（ACS）の論文誌「ACS Energy Letters」に2023年7月20日に掲載されました。