高出力全固体電池での超高速充放電に成功 東工大、東北大、日本工業大の研究グループ

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作製した全固体電池の概略図(左)と写真(右)

東京工業大学は2018年8月6日、東北大学、日本工業大学と共同で、高出力全固体電池での超高速充放電の実証に成功したと発表した。

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と安全性を兼ね備えていることから、次世代の電池として、早期の実用化が期待されている。

従来の4V程度のものから、近年は5V程度の高出力型のものが注目されているが、この高出力型で用いられるLi(Ni0.5Mn1.5)O4では、固体電解質と電極が形成する界面での抵抗(界面抵抗)が高いためにリチウムイオンの移動が制限され、高速での充放電が困難だった。

今回の研究では、薄膜製作技術と超高真空プロセスを工夫し、高電圧を発生するLi(Ni0.5Mn1.5)O4エピタキシャル薄膜を用いた理想的な全固体電池を作製した。そして、固体電解質と電極との界面におけるイオン伝導率を計測したところ、7.6Ωcm²という極めて低い値となることがわかった。この値は従来の全固体電池での値よりも2桁程度低く、さらに液体電解質を用いた場合よりも1桁程度低い値だ。さらに、100回の超高速充放電を繰り返しても、電池容量が全く変化しないことも実証した。

今回の研究成果は、高出力型全固体電池の実用化に向けての重要な一歩となるだけでなく、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るものだという。

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