全固体電池の注目企業 トヨタ 続報

2019年4月8日

先日全固体電池の注目企業としてトヨタの記事を書きました。

全固体電池の注目企業 トヨタ

これについて産業技術総合研究所のプレスリリースに全固体電池とトヨタとの研究成果に関する報告を見つけたので情報追加しておきます。

全固体電池の課題

前回記事で紹介しましたが、全固体電池は唯一の欠点として内部抵抗が高いという問題があります。内部抵抗が高いと電池の充電効率を上げても、電池の使用時に熱になって逃げてしまうエネルギーが大きくなり、効率(燃費)が低下してしまいます。

全固体電池は現時点では、普及しているリチウムイオン電池よりも内部抵抗が大きく、せっかく開発してもリチウムイオン電池と置き換えるだけのメリットがなくなってしまうかもしれません。

この問題を解決するために、トヨタは電池分野で技術の蓄積があるパナソニックと共同して全固体電池の開発を進めています。

と、ここまでは前回の記事で紹介した内容と一緒です。

産業技術総合研究所とトヨタの取り組み

2018年11月の産総研のプレスリリースによると研究グループの研究成果により全固体電池の界面抵抗を従来の1/40にまで引き下げることに成功したそうです。

固体電解質と電極が形成する界面において規則的な原子配列が低抵抗界面形成の鍵であることを発見

引用元:産業技術総合研究所 「全固体電池実現のネックを解明 」

東京工業大学、日本工業大学、産業技術総合研究所の研究グループは薄膜成膜の技術と真空の技術を応用し、LiCoO2エピタキシャル薄膜による全固体電池を開発しました。

エピタキシャル薄膜とは、結晶の上に成長させた薄膜で、下地の基板と薄膜の結晶方位が揃っているため、良好な界面の作製が可能な技術です。

結晶の方位がそろうことにより、全固体電池の高抵抗化の原因とみられる高抵抗界面では、電極表面と
結晶粒界でのリチウムイオンの拡散が抑制され、高抵抗化の問題が解決されます。

この技術を応用することで界面では抵抗が5.5 Ωcm2という極めて低い値を実現しています。この値は従来の全固体電池の1/40、リチウムイオン電池と比較しても1/6です。

界面抵抗の値が低く抑えられたことにより、全個体電池は使用時のエネルギーロス(エネルギーを熱にして捨ててしまっている)が抑えられ、リチウムイオン電池よりも使用効率の良い電池が実現できそうです。

今後の展望

今回の成果の鍵となった考え方は、全固体電池の製造プロセスの最適化により、界面の構造の乱れを抑制し、規則的原子配列を維持することです。 これにより、極めて低い界面抵抗を得ることができました。

今回の研究成果は、確実に全固体電池を進化させる成果でしたが、実は、このようなプロセス改善は全個体電池にはまだまだ求められています。

私は全個体電池が量子コンピュータと並んで今後の日本の2大技術になると思います。自動車とコンピュータの構造を変えてしまうものですから。これに比べれば、5Gやキャッシュレスなんて話題はハナクソみたいなものです。

今後も有意義な成果が続き、一日でも早い全個体電池の実用化を期待しています。