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「全固体電池」安全性と性能両立へ…東京理科大など、高イオン伝導度の酸化物固体電解質を開発

「全固体電池」安全性と性能両立へ…東京理科大など、高イオン伝導度の酸化物固体電解質を開発

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東京理科大学の藤本憲次郎教授と防衛大学校の相見晃久講師らはデンソーと共同で、高イオン伝導度の酸化物固体電解質を開発したと2日発表した。室温での全イオン伝導度は1センチメートル当たり3・9ミリジーメンスと高い。低温においては先行する硫化物固体電解質を含めてもトップクラスの性能になる。安全性と性能を両立した全固体電池の実現につなげる。 

リチウム酸化物にランタンやタンタル、フッ素を添加した固体電解質を合成した。バルクイオン伝導度は1センチメートル当たり7・0ミリジーメンスで全イオン伝導度は同3・9ミリジーメンスだった。結晶中ではタンタルと酸素、フッ素のトンネル構造ができ、フッ素イオンとの結合を次々に切り替えるようにリチウムイオンが伝播すると考えられる。

このためフッ素を確実に結晶中に取り込ませ、イオン伝導に関わらないランタンを減らすとさらに性能が向上すると期待される。酸化フッ化物の新しいタイプのイオン伝導材料になる。

全固体電池の開発ではイオン伝導度の高い硫化物系固体電解質が先行している。ただ空気に触れると水分と反応して硫化水素が発生するリスクがあった。安全性を担保する作り込みが難しく、大型化が進んでいない。酸化物系は空気中でも安定だがイオン伝導度が足りなかった。新しい材料系は低温でも性能が下がりにくく、安全性の高い全固体電池につながる可能性がある。

全固体電池は電気自動車(EV)などでの活用が期待されており、国内外の自動車メーカーは2020年代半ばから30年に向けて全固体電池を搭載したEVを投入する方針を表明している。

日刊工業新聞 2024年04月03日

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