吉野彰氏ノーベル賞受賞!電池の歴史を変えたリチウムイオン電池どこが凄いの!?!日本人受賞者は今後減少?

今年もノーベル化学賞で日本人
の吉野彰氏が受賞したという
明るいニュースがありますね。

どんな研究だったんだろうと
調べたらリチウムイオン電池
の研究だそうです。

昔からある電池であまりにも
身近すぎてそんなに凄いとは
思わず、びっくりしました。

なぜ、リチウム電池の研究が
凄いのか?

ちょっと興味をそそられました。

調べたら電池って、なんと
2000年前からあったんですね!

どもCafeMatrixです。

中学校の頃、電池や電気のしく
みになぜかはまってしまって
そこだけ、なぜか成績が良か
ったです。

しかし、リチウム電池ってあまり
にも身近すぎて、その発明が
そんなノーベル賞を受賞する
なんて信じられないところが。

あまりにも科学音痴だったので
反省を込めて、今回のノーベル
化学賞受賞の経緯や評価ポイント
などいろいろを調べてみました。

電池は人類の歴史とともにあった!それを進化させた今回のリチウム電池研究は凄かった!

出典:https://www.ntt-f.co.jp/

18世紀に発明されたといわれる電池
が、なんと2000年前に同じ仕組みの
壺がバクダッドのパルティア遺跡で
発見されたといいます。

「バクダット電池」と呼ばれる世界
最古の電池はなんと約5ボルトの発
電ができると実証されたとか。

何に使ったのでしょうね。

さて、そんな電池ですが、意外に古
い歴史があったのには驚きました。

ちょっと時系列で紹介しましょう。

■1791年に電池の原理を発見
伊の生物学者ガルバーニは、鉄の柵
(マイナス極)にぶら下げたカエル
(電解液)の足に針金(プラス極)
をひっかけ足が痙攣したのが電池の
原理に。

■1800年に初の電池登場
伊の物理学者ボルタが「ボルタ電池」
(1800年)という銅と亜鉛と食塩水を
用いた電池の原型を1800年に作ります。

1835年、英のダニエルが改良を加え
「ダニエル電池」を発明。

■1867年に乾電池の原型
亜鉛、二酸化マンガン、塩化アンモニ
ウムを使った「ルクランシェ電池」
仏のルクランシェが発明。

乾電池の原型が登場する。

■1885年に乾電池完成
溶液がこぼれる欠点を改善し、現代の
乾電池を完成さっせたのは日本人の
屋井先蔵だった。

数年後には独のガスナーも乾電池を
発明した。

屋井はお金がなく、発明者としての
特許出願はできなかった。

■1923年に乾電池発売
松下幸之助は乾電池を開発し発売。
その4年後に需要が急増し普及する。
使いきりの電池は一時電池と呼ばれる。

■1859年に二次電池発明
充電できるニ次電池を仏のプランテが
発明し、その後、現在使われている
ニカド電池をユングナーが発明
(1899年)。

充電式電池では「ニカド電池」から、
高容量で、有害物質のカドミウムを含
まない「ニッケル水素」が二次電池の
主流となりました。

さらには、携帯やパソコンの普及など
で軽く、電圧が高い、寿命が長い、
三拍子揃った「リチウムイオン電池」
が近年の充電池の主流となっています。

電池発明200年でなぜ今なの?リチウムイオン電池がノーベル賞として評価される理由とは?


出典:http://sciencejournal.livedoor.biz/

結論からいうと、リチウムイオン
電池がなければ私たちは今も、
乾電池やボタン電池の生活を送
り続けていたかもしれません。

しかし、携帯などのIT化の発展
につながったのは、このリチウム
イオン電池の登場がなければ、
ここまで進化しなかったのです。

「この素晴らしいバッテリーは、
社会に多大な劇的な影響を与えた」
という点が評価されたということ。

2019年よりももっと前に受賞でも
よかった気はしますが。

今回、スマートフォンなど、長時間
モバイル駆動の実現を可能にした
リチウムイオン電池の開発にかかわ
った3人が、こちら。

■テキサス大学教授 
ジョン・B・グッドイナフ(97歳)
■ニューヨーク州立大学
ビンガムトン校特別栄誉教授 
スタンリー・ウィッティンガム(77歳)
■旭化成名誉フェロー
名城大学教授 吉野彰(71歳)

3人一緒の研究でなく、それぞれの
研究が、リチウムイオン電池を段
階的に発展させていったということ
ですね。

時系列でいうと、こうなります。

1985年、グッドイナフ教授がプラス
電極に関する研究をもとにマイナス
電極に炭素繊維を用いた初の”商業
的なリチウムイオン電池”を開発。

リチウムは電気を帯びたイオンに
なりやすく、高電圧や高容量の充電
が可能な二次電池材料に向いていた
のですが、高い反応性があるため、
一筋縄で扱えないとされてきました。

そのため、1970年代までは使い切り
の一次電池しかなかったのです。

ウィッティンガムは、73年の石油
ショックをきっかけに高容量二次
電池の開発を始めています。

76年には世界初の充電可能な電池を
開発したが、自然発火の可能性が
あり、商用化を断念。

吉野彰さんは、グッドイナフ教授の
プラス電極に関する研究をベースに、
マイナス電極に炭素繊維を用いる
ことで、初の商業的なリチウムイオ
ン電池を1985年に開発しました。

しかし、電池が発明されて200年余、
これまでの中でリチウムイオン電池
は最も革命的な性能だといえるのは
吉野彰の発想であったといえます。

80年に正極にコバルト酸リチウムを
使った電池開発を思いついたという。

通常は負極から供給していたリチウ
ムイオンを正極から供給するという
今までの「常識」を覆した発想。

ポリアセチレンを使うと、軽違反面、
体積が大きく「小型化」には向かない
とわかると、こだわった材料もあっさ
り断念して、他のより良い性能の材料
を試すという、その繰り返しであった
ようです。

85年、新炭素材料に行きつき、起電力
4ボルト以上の小型で軽量な充電可能
電池という発見につながり、今のリチ
ウムイオン電池の原型となりました。

商品化には、さらにそこから試作が繰
り返されました。まずは安全第一。

できた電池を重い鉄球で潰して発火し
ないことを確かめたりという実験の繰
り返しです。

デジタル携帯電話やインターネット
時代になった95年から爆発的に売れる
ようになったそうです。

受賞が決まった後の会見で、吉野は
「リチウムイオンの姿はなぞだらけ。
新しい技術が出てくる可能性はある」
と言ったそうです。

これから先もリチウムイオン電池の
さらなる発展がありそうですね。

これからも続々とノーベル賞受賞者がでてくるのか?暗雲立ち込める日本の研究領域その問題点。


出典:https://www.sankeibiz.jp/

日本のノーベル賞受賞者は総勢
27名で世界的にも6位となって
います。

しかし、このうち数名は外国に
籍を移していたりして、実際の
人数はこれより少ないのです。

果たしてこれからも、優秀な研究
者がでてくるのでしょうか?

というのも、この15年の世界での
論文総数が80%増加しているのに、
日本での論文の増加はわずか14%。

また、あるレポートによると人口
に換算すると論文数は世界35位と
なっていて先進国の中でも最下位
といわれています。

日本での論文数の圧倒的な低下は、
研究者が育っていないということ
を意味しているというのです。

その原因というのが、

①研究費が年々減っている
②研究者が思うように研究ができ
ない環境
③研究職に興味を持たない若者が増加

この3つだというのです。

もともとは、日本人は開発や研究
など多くの優れた研究を行ってき
ています。

電池の歴史においても、1885年に
乾電池を世界に先駆けて開発した
のも日本人です。

しかし、近年日本から海外に渡っ
て研究をおこなう若手日本人研究
者の数が2000年をピークに減少し、
ここ数年は4000人を割り込むとこ
ろまで来ています。

アジアでは2015年の中国の海外
留学生数は52万人だとか。

①の「研究費が年々減っている」
は、ここ数年大学の研究費が削ら
れてきているということ。

教育費に対する国家予算が削られ
てきているというのが原因として
大きいようです。

②の「研究者が思うように研究が
できない環境」ではダイオードの
研究で知られるノーベル物理学賞
受賞の中村修二氏はこのように言
っています。

「日本では大学が一つ一つ文部科
学省にお伺いをたてる官僚主義で、
研究の内容も検討もされない、認
められない」と言っています。

また、アメリカでは実力があれば
資金を集め、国内外の大学と交渉
していけるのに、日本の大学は日
本の企業だけを相手にしてチャン
スをつぶしているとか。

彼によると、給料を増すからと東
大に引き抜かれた同僚が1年で帰
ってきて『あんな共産主義国では
研究できない』と漏らしていと言
っていたり、京大に准教授として
スカウトされて帰ってきた研究者は、
『同じ研究室にもかかわらず教授
との面会にアポが必要。直接連絡
がつかない』と嘆いていたそう。

日本の環境では、優秀な研究者の
やる気が育たないということですね。

米国のように学生と教授が対等で
研究に向かいあう環境と違い、日本
では人事選考で研究以外の経験や
人物を重視する傾向にあり、研究
者や科学技術を尊重するような社会
ではないとも指摘しています。

③の「研究職に興味を持たない若
者が増加」に関しては、①と②の
要因も背景にあるようにも思えま
すが、貧困化によって優秀な生徒
でも大学で研究する選択ができな
いということがあるのではないで
しょうか?

将来の産業の発展にもつながるこ
うした研究者の育成は、国の発展
にも影響するものなので、これを
きっかけにもっと研究領域に関す
る問題点を研究者に見習い、改善
していってもらいたいですね。

まとめ

今回は、ノーベル化学賞受賞につ
いてを取り上げました。

意外に知られていない電池の歴史
での日本人の功績もあり、ノーベ
ル賞をとして日本の研究者の減少
の問題にも行きつきました。

まとめてみますと、

①2000年前からあったとされる電池。
それを乾電池やリチウムイオン電池
などの形で新たなステージに発展さ
せてきたのは日本人研究者の存在。

②待ち望まれていた理想のリチウム
イオン電池。一筋縄ではいかないその
開発は3人の科学者によって発展。
吉野彰が逆転の発想で完成させた。

③日本のノーベル賞受賞者は今後
減少する可能性。研究予算、研究
環境、研究機会に課題があるため。

このタイミングでなぜリチウムイオン
電池がノーベル賞受賞なのかとまだ、
ありましたが、一説によると世界的な
脱原発の動きを加速する可能性がある
のではないかとみられています。

大容量のエネルギーを備蓄できる
期待の発見なのかもしれません。

これからに注目しましょう。

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