すべての電池には、内部抵抗がある。内部抵抗は、電池の内部に、電流の流れるのを邪魔するモノがあるために生じる。リチウム2次電池の場合、多くは電解質による抵抗だ。内部抵抗が大きな電池は、高出力や高入力ができない。(高入力ができなければ、充電時間が長くなる)たとえば、電極の厚さは、携帯向けのリチウムイオン2次電池では、100マイクロメートル(μm)程度。これが、ハイブリッド向けリチウムイオンでは、電極は20マイクロ厚程度と、携帯に比べ1/5程度の薄さになる。電極が薄くなればなるほど、製造は難しい。内部抵抗を減らすためだ。イオン電池は、負極と正極の間をイオンが移動する。電子と比べて体が大きなイオンは、移動するのが下手。リチウムイオン電池の電解質は、イオンの導電性が劣るものが多く、導電性が劣る電解質の層をいくら薄くしても、大きな内部抵抗が生じる。その背景は、イオン電池の基本的な仕組みだ。化学反応は、電極と電解質との界面で生じる。そのため、どの電池も、電極と電解質との接触面積を増やそうと、表面に小さな穴をたくさん空ける。電極の内部にも、「抵抗の大きな」電解質は入り込む。電解質の膜だけではなく、電極がそのものが薄ければ、内部抵抗は低くなる。何百アンペアという高出力の電池は、極力、内部抵抗は小さく設計される。電池セルをいく重にも巻くか積む必要があり、そのため、単体セルは薄い方がよい。量子電池batteniceはIR発表で11マイクロメートルの厚さしかない。既存のリチウム電池の数分の1だ。これはすばらしいことである。小型化薄化に大いに期待が持てる。なにより、電解質による内部抵抗がない。サイクル特性で際立つリチウムイオン2次電池の放電と充電は可逆的な化学反応がベースだ。化学反応なので、100%完全な可逆性はない。体(金属箔)からの剥離を生じてしまう。電極が剥離してしまえば、電気を集める量が減り、充電・放電の特性が落ちていく。99.7%の可逆反応では、1年365日を毎日充電すれば、容量は約1/3に低下してしまう。量子電池は、可逆性が100%。仕様として10万回サイクルと設定した。リチウムイオン2次電池にない量子電池batteniceの極めて大きな利点だ。■量産化可能な製造プロセス特許に書かれているbatteniceの製造工程はシンプルである。これは、メリットであり、デメリットである。メリットは、量産可能性の高さだ。デメリットは誰でも製造可能に見えることだ。験が作成できるという研究発表がある。トンネル効果を期待する以上、シリコーン膜はナノオーダが望ましいだろう。この膜(微粒子)の出来が量子電池の性能を大きく左右すると思われる。batteniceの充電層の製造プロセスは低温プロセスであり、300度前後。良質な結晶構造を基板上に形成するには、かなり不利な条件であろう。(高分子有機ELを含むインクジェットプロセスがあれほど期待されながらモノにならなかったのは低温プロセスの難しさを物語る)充電層を挟むn型とp型の半導体層で挟み、電子を閉じ込めるためのバンドギャップを形成する。形成装置で真空にて形成する。n型半導体スパッタ形成。その後、p型半導体スパッタ形成。電極を上部にかぶせる。特許文献によるとp型半導体は、酸化ニッケル膜で150ナノ厚とある。導体のp型の設計の歴史は浅く、1997年に指針が示されたという。今回の発明では、このp型半導体層が充電時に電子を通さないための障壁として機能する。これは量産性の高いプロセスだ。産性には当面、太刀打ちできないだろう。後述するが、battenice基板を数メートル幅にまで幅広化できなければ、量産プロセスでイオン電池に負ける。■量産化が実現すれば、株価はどうなるのかマイクロニクスが量子電池を量産化できるとしよう。既存のすべての電池を置き換えたと仮定しよう。その前提で利益がどの程度でるのか概算すればよい。どの程度の利益がでるだろうか。残念ながら、利益はまったく出ない。これは、よく情報弱者が陥るトラップで、新製品が普及すれば利益がでると考えてしまう。量子電池の性能で、既存の電池を上回るのは急速充電性とサイクル特性である。それらに付加価値を何倍も払うことはない。人は割高なものは使わないからだ。薄膜化という切り口では、コンデンサは半導体プロセスを用いれば、もっと性能がよいものができる。ならないのは半導体プロセスは高いからだ。有機ELは液晶よりも画質で勝る。それは液晶の量産性の高さだ。有機ELのガラス基板は小さく、液晶ガラス基板は大きい。リチウムイオン電池は、製造工程で、飛躍的な進歩を遂げている。rollの電極の箔の幅広化。それがコストダウンに効いている。現在、数メートルという幅でリチウムイオン電池は製造される。量子電池が数メートルという基板で製造できないのであれば、量産性で勝負にはならない。リチウムイオン電池と比べて、セパレータの部分、電解質の部分など不要になるなどのプラス要因がある。価格面では、付加価値に乏しい電池だ。電圧という電池の一番大切な基本特性がbatteniceは既存電池に劣る。量子電池の利点である電子移動度の高さはリーク電流となり放電時間の短さというデメリットとなってしまう。急速充電のメリットの裏返しだ。最悪の場合、放電時に電圧がリニアで低下するかもしれない。電池は内部抵抗があっても3.7Vの電圧を持続する。リチウムイオン2次電池は、電極界面でじわじわと反応するため、電子がイオンを介して、長時間に渡って安定した反応(放電)が維持できる。量子電池は、その高出力、低抵抗ゆえに、長時間の放電は難しい。IR資料では、「急速充放電が可能」とある。残念なことに、電池の急速充電はありがたいが、急速放電はありがたくない。急速な充電と持続的な放電は同時に両立はできない。両者はトレードオフだ。量子デバイスが電池にはメリットとなるとは限らないと冒頭に述べた。このトレードオフが理由だ。■batteniceの参入障壁の低さと製造業の競合の厳しさ電池の最も基本となる性能で劣る量子電池は決して筋がよい技術とは言えない。ならないことがわかっているが、100歩譲って、batteniceが量産可能で、リチウム電池の数倍の値段で売れると仮定する。事業として成り立つと仮定する。中国や台湾が大型投資をする。batteniceは参入障壁が低い低温プロセス。あれほど強固な基本製造特許があっても、太陽電池やLEDは、すぐに儲からないデバイスになったことを思い出してほしい。液晶パネルについても同様である。参入障壁が低いビジネスは儲からない。量産化可能ということは、誰でもまねできる、ということだ。書いたが、電池展で可能な限り聞き取りをする。現在、まだ、下準備段階だが、この量子電池の製品化は難しいとの印象を受けた。■量子電池の容量の課題の背景リチウムイオンは、量子電池で使用される酸化チタン微粒子よりも圧倒的に小さい。リチウムイオンの半径はピコオーダー。酸化チタン微粒子はナノオーダーでリチウムイオンより比較にならないぐらい大きい。体積はスケールの3乗で効く。相当の空間が無駄になる。batteniceの目標容量が500Wh/Lとそれほど高くないことと無関係ではないだろう。イオン電池のリチウム電極は高密度。量子電池の酸化チタン微粒子(微粒子だが何十ナノスケール)は低密度。投資家は基本部材の粒径を知らず、「量子」という言葉を評価しているのか。電子が動くのだから、酸化チタン微粒子が動かなくても問題がない、とも思える。酸化チタン粉末は量子電池の構成要素である以上、高容量化の妨げになる恐れがある。リチウムはイオンで電子を確実に運搬できる。化チタンは物理的に動けない。イオンは動けるから、その動きをシミュレートできる。量子電池では、電子が充電層に均一に入り込む様子がシミュレートできない。トンネル効果を前提とする充電層がこれほど厚いと、個々の特定の粒子個体への電子の振る舞いが分からない。これでデバイス設計ができるのだろうか。ランダムに配置された各々の微粒子群は不純物の海にいる。どの特定粒子にトンネル効果をどれだけ期待するのか。トンネル効果は通常は、ナノオーダーで生じる。デバイスの信頼性は、結晶性や膜質のよさが左右する。量産性と膜質は当然、トレードオフになる。■なぜbatteniceには高密度配線が必要なのか量子電池では、電子が、外部から受ける力で半導体粒子(酸化チタン微粒子)に出入りする。量子電池は、1μという「分厚い」充電膜で電子を制御する。通常、量子デバイスは、半導体プロセスで局所的領域でトンネル効果を再現する。batteniceの膜で、果たして制御可能か。マイクロニクスが得意とする高密度配線だ。彼らが最も得意とする技術だ。batteniceは量子電池であるため、好ましくは各酸化チタン微粒子に個々に直接的に作用したい。そのためには、高密度配線によって、各粒子に働きかけることが必要となるはずだ。この疑問については、2月末の電池展で確認したい。Batteniceに高密度配線が必要であれば、製造コスト面と性能面で障害となる。それは、「セラミック基板」で製造される、とある。どれだけ割高にするつもりなのか?というのがそれを読んだ時の第一印象だ。セラミック基板は、量産性に乏しい。rollはセラミックでは難しい。電極の製造プロセスはバッチになるのか。既存のプリント基板の30倍の配線で安価なプロセスとはいえない。