東工大・トヨタ・高エネルギー加速器研の研究グループ、高出力・大容量の全固体セラミックス電池を開発

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東京工業大学大学院総合理工学研究科の菅野了次教授、トヨタ自動車の加藤祐樹博士、高エネルギー加速器研究機構の米村雅雄特別准教授らの研究グループは2016年3月22日、リチウムイオン二次電池の3倍以上の出力特性をもつ全固体型セラミックス電池を開発したと発表した。新たな超イオン伝導体の発見によって実現したという。

研究グループによれば、電気自動車やスマートグリッドなどの今後の普及のため、容量・コスト・安全性の面で現在のリチウムイオン電池を超える電池の開発が課題となっているという。電解質に液体ではなく固体を用いる全固体電池は、次世代の蓄電池のひとつとして有望視されている。

同研究グループは、室温(27℃)で25mS cm-1(1センチメートル当たり25ミリジーメンス)、従来のリチウムイオン伝導体の約2倍のイオン伝導率を示す新たな超イオン伝導体「Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3」を発見。またリチウム金属負極の電解質として利用できる「Li9.6P3S12」も発見した。

これら超イオン伝導体を用いて製作した全固体セラミックス電池は、既存のリチウムイオン電池と比べ出力特性が室温で3倍以上になり、リチウムイオン電池の課題である低温(-30℃)や高温(100℃)でも優れた充放電特性を示したという。

また、出力を維持したまま従来のリチウムイオン電池の2倍以上のエネルギーを取り出すことができ、高出力と高エネルギー(大容量)を兼ね備えた特性を持つという。さらに、室温や高温での高電流放電において1000サイクルに及ぶ安定した特性を持ち、実用電池に匹敵する耐久性も備えているとしている。

研究成果は3月21日(現地時間)発行の英国の科学誌「ネイチャーエナジー(Nature Energy)」電子版に掲載された。

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