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2018年8月6日【エネルギー】

東工大、高出力全固体電池で超高速充放電を実現

坂上 賢治

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5 Vの全固体電池で極めて低い界面抵抗を実現。14 mA/cm2の高い電流密度での超高速充放電が可能に

 

東京工業大学の一杉太郎教授らは、東北大学の河底秀幸助教、日本工業大学の白木將教授と共同で、高出力型全固体電池で低界面抵抗を実現し、超高速充放電の実証に成功した。昨今、全固体電池の開発は世界中で競争が激化。特に通常のリチウムイオン電池より高い電圧を発生する「高出力型全固体電池」には注目が集まっている。(坂上 賢治)

 

東工大は予てから同校の菅野了次教授により、電解質に有機溶媒の液体が使われてきた現行のリチウムイオン電池を横目に、可燃性を有する液体ゆえの安全上の課題を解決するべく、電解質を有機溶媒から無機材料の固体材料に置き換えるべく30年以上に亘り開発を続けてきた。その東工大の総力で、ようやく全固体電池実用化への突破口が開かれつつある。

 

この実用化のために解決すべき課題の1つは、高電圧を発生する電極と固体電解質が形成する界面でのリチウムイオンの抵抗低減にあった。しかし界面抵抗低減についての明確な方策はなく、これまで実現性は不明だった。そこで同研究では薄膜作製技術と超高真空プロセスを工夫して、高電圧を発生する電極材料Li(Ni0.5Mn1.5)O4を用い、固体電解質と電極との良好な界面を作製した。

 

 

その結果、極めて低い界面抵抗を実現。さらにその界面は大きな電流を流しても安定で超高速充電が可能であることを実証した。

この成果は、高出力型全固体電池の実用化に向けて重要な一歩となるのみならず、固体電解質と電極の界面におけるイオン輸送の学理構築にもつながりると見られている。なおこの研究成果は8月1日(米国時間)に米国化学会誌「ACS Applied Materials and Interfaces」オンライン版に掲載されている。

 

界面形成直後に固体電解質から電極へのリチウムイオンが自発的に移動

固体の電解質を用いる全固体電池は、高いエネルギー密度[用語1]と安全性を兼ね備えた究極の電池として、早期の実用化が期待されている。特に現在広く利用されている4 V程度の発生電圧のLiCoO2系電極材料でなく、5 V程度のより高い電圧を発生する電極材料Li(Ni0.5Mn1.5)O4を用いた高出力型全固体電池の研究が活発化している。

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坂上 賢治

NEXT MOBILITY&MOTOR CARS編集長。日刊自動車新聞を振り出しに自動車産業全域での取材活動を開始。同社の出版局へ移籍して以降は、コンシューマー向け媒体(発行45万部)を筆頭に、日本国内初の自動車環境ビジネス媒体・アフターマーケット事業の専門誌など多様な読者を対象とした創刊誌を手掛けた。独立後は、ビジネス戦略学やマーケティング分野で教鞭を執りつつ、自動車専門誌や一般誌の他、Web媒体などを介したジャーナリスト活動が30年半ば。2015年より自動車情報媒体のMOTOR CARS編集長、2017年より自動車ビジネス誌×WebメディアのNEXT MOBILITY 編集長。

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1975年日刊自動車新聞社入社。編集局記者として国会担当を皮切りに自動車販売・部品産業など幅広く取材。その後、長野支局長、編集局総合デスク、自動車ビジネス誌MOBI21編集長、出版局長を経て2010年論説委員。2011年から特別編集委員。自動車産業を取り巻く経済展望、環境政策、自動運転等の次世代自動車技術を取材。2016年独立し自動車産業政策を中心に取材・執筆活動中。

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1952年東京生まれ。産業専門紙記者、経済誌編集長を経て、99年に独立。自動車業界を中心に取材、執筆活動中。著書に「最強トヨタの自己改革」(角川書店)、共著に「トヨタ式仕事の教科書」(プレジデント社)、「スズキパワー現場のものづくり」(講談社ピーシー)など。