IoT用途向けmW級の創エネ・蓄エネ技術

●IoT社会に向けて、センサ、環境発電+全固体二次電池などの要素技術を構築中
●mWレベルの環境発電とmAhレベルのフレキシブル薄膜型二次電池を開発中

目的・背景

  • ●スマートなマイクロデバイス、ネットワーク、Webシステム、データー分析などが組み合わされ、IoTサービスが実現されようとしている。
  • ●IoTデバイスの電源として、電池交換の要らない、超小型の環境発電と発電した電気を貯める安全な小型全固体薄膜電池を組み合わせたシステムが求められている。
  • ●IoT社会の到来に向けて、「ヘルスケアとIoT」「家の中のIoT」分野に焦点を絞り、「センサ」「環境発電」「二次電池」「データー解析」の各要素技術を開発し、IoTを導入した際の突出した利便性を創出するシステムを構築する。

研究中のマイクロスマートデバイス（IoT要素機構）

１．高効率環境発電（振動発電）デバイス

・ネオジム磁石を用いた電磁誘導式慣性力発電
マスmがバネ定数ｋで支持された片持ち梁構造において、慣性力振動により電磁誘導起電力が発生。
デバイスは、振動源の周波数に共振させることにより大きな振動と利得を示す。

  ①ステンレス片持ち梁構造
     →振動振幅、耐久性、低コスト

  ②ネオジム磁石の面方向着磁
     →外部に及ぼす磁化の大きさが極大

  ③コイルは磁化方向に沿って巻回配置
     コイルは梁の振動方向に複数積層
     →コイルに錯交する磁束変化が極大

  ＊上記構成でコイル150巻で数mWの発電量を見込む

２．薄膜型全固体リチウム二次電池

・IoT用途全固体薄膜二次電池
IoTシステムの電源は、振動発電デバイスだけではリアルタイムに使用できず、発電した電力を整流変換し、
二次電池に充電して使用することが想定される。その際の電池は小型で安全性が高く、充放電劣化の少ない全固体薄膜二次電池は有力候補の１つである。

・KRIにて開発中の二次電池例

ＫＲＩからのご提案/今後の展開など

●IoTシステム又はその要素技術として、独創的なマイクロデバイスを開発研究します。
  ①エネルギーハーベスティング
  ・磁石を用いた振動発電、・圧電素子を用いた振動発電
  ・超磁歪素子を用いた振動発電
  ②IoTシステム、その他
  ・絆創膏型連続血圧モニタリングシステム
  ・フレキシブル全固体薄膜二次電池の開発

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スマートマテリアル研究センター

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