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「全固体電池」で大エネルギーの電気利用を容易に!

2020.05.01

提供:日本工業大学

「全固体電池」で大エネルギーの電気利用を容易に!

電池というと、乾電池や、携帯電話に使われているリチウムイオン電池が有名ですね。これらの電池は中身に液体を利用し、電気を発生させています。最近よく聞く全固体電池ですが、これはどういったものなのでしょうか?

この記事をまとめると

  • 現在の充電池は「リチウムイオン電池」が主流です。
  • 化石エネルギー縮小の流れの中、より進化した全固体電池の開発が期待されています。
  • 固体化への課題を克服するため、日本工業大学 固体電気化学研究室で研究を進めています。

現在の電池の課題

電池というと、スマートフォンやモバイルパソコンで利用している、非常に身近なものです。実は電池には複数の種別があって、1次電池と2次電池があり、乾電池のように使い切りの電池を1次電池、車や携帯電話のバッテリーのように、充電して使える電池を2次電池と呼びます。現在、大容量の電池として主流になっている2次電池はリチウムイオン電池ですが、それまでの電池に比べると、軽量、大容量、繰り返し使用による劣化が少ない、といったメリットがあり、活用されてきました。

しかしリチウムイオン電池は電解質に可燃性の液体が使用されており、デメリットもあります。液漏れや破裂による発火の恐れや、充電時間の長さも課題です。例えば電気自動車などの充電時間の長さは、利便性を損なう要因となっています。さらに使用する際の温度環境にも影響されやすく、高温、低温ではパフォーマンスが下がるというデメリットも抱えています。

固体電池には、たくさんのメリットが!

現在、化石エネルギーの利用縮小を目指す世界的な流れや、その流れの中で変革期にある電気自動車などの、大きなエネルギーを必要とする機械にも使われる、今までより進化した電池の発明が求められています。

日本工業大学の基幹工学部 応用化学科では、「全固体電池」の開発を行う、固体電気化学研究室があります。固体の電解質を利用した全固体電池は、先に挙げたリチウムイオン電池のデメリットを打ち消す様々な進化を期待されています。固体の電解質を利用する事で液漏れの心配がなく安全性に優れ、電気自動車などの大型バッテリーへの応用が期待されています。そのほか充電スピードも上がり、大容量化、長寿命化も期待ができます。また電気自動車の普及によって、エネルギー・環境問題の解決につながることも期待されています。安全で、充電を繰り返しても劣化しない全固体電池をつくることを研究室の目標としています。

実用化に向け、さまざまな手法でアプローチ中!

現在、固体電池の生産に向けた課題は、固体であることで電気を生むための「イオン」の移動抵抗が高くなってしまい、電池として出力を上げにくい点です。そのため、リチウムイオン電池の電解液と同等以上の伝導性を持つ固体材料等の開発が進んでおります。

日本工業大学では、薄膜合成の手法を利用し、伝導性の高い電池材料の薄膜合成に取り組んでいます。さらに、正極、固体電解質、負極の薄膜を積層し、薄膜型の全固体電池を作製して、充放電特性、サイクル特性、交流インピーダンス法を用いた抵抗分離測定等の評価を行っていおり、リチウムイオンが電池材料の中でどのような経路を移動、充放電反応が進むのかを明らかにすることによって、高性能な全固体電池の実現を目指しています。

世界から大きな期待がかかる全固体電池の研究。あなたも電池の研究で世界に貢献してみませんか?

【広告企画】提供 : 日本工業大学

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