超イオン伝導体を発見し全固体セラミックス電池を開発―高出力・大容量で次世代蓄電デバイスの最有力候補に―

超イオン伝導体を発見し

全固体セラミックス電池を開発

―高出力・大容量で次世代蓄電デバイス

  の最有力候補に―

2016.03.22　東京工業大学

詳細は、リンクを参照して下さい。

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要点

・世界最高のリチウムイオン伝導率を

　示す超イオン伝導体を発見

・超イオン伝導体を利用した

　全固体セラミックス電池が

　最高の出力特性を達成

・高エネルギーと高出力で、

　次世代蓄電デバイスの最有力候補に。

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概要

　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、

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

[用語1]の開発に成功した。

　従来のリチウムイオン伝導体の2倍

という過去最高のリチウムイオン伝導率を

もつ超イオン伝導体[用語2]を発見し、

蓄電池の電解質に応用して実現した。

　開発した全固体電池は数分でフル充電

できるなど高い入出力電流を達成し、

蓄電池（大容量に特徴）とキャパシター

（高出力に特徴）の利点を併せ持つ

優れた蓄電デバイスであることを確認した。

　次世代自動車やスマートグリッドの

成否の鍵を握るデバイスとして熾烈な

開発競争が繰り広げられている

蓄電デバイス[用語3]のなかで、

最も有力なデバイスといえる。

　同研究グループは超イオン伝導体の

結晶構造を、大強度陽子加速器施設

J-PARC[用語4]に茨城県が設置した

粉末中性子回折装置

「茨城県材料構造解析装置

（iMATERIA:BL20）」で解明し、

三次元骨格構造中の超イオン伝導経路

[用語5]を明らかにした。

　さらに電極反応機構を、電解液を用いる

リチウムイオン二次電池と比較し、

高出力特性が全固体デバイスの

本質的な利点であることを解明した。

　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。

　また、成果の一部は国立研究開発法人

新エネルギー・産業技術総合開発機構

（NEDO）の助成事業にて得られたもの

である。

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＞開発した全固体電池は、

＞既存のリチウムイオン電池より

＞室温で出力特性が3倍以上になる

＞とともに、有機電解液を用いる

＞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（図3）。

＞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

＞耐久性を兼ね備えていることを

＞明らかにした。

＞現在、次世代電池として開発が進んで

＞いるナトリウムイオン電池や

＞リチウム空気電池、マグネシウム電池、

＞アルミニウム電池などと比較しても、

＞はるかに優れた出力とエネルギー特性を

＞持つことが明らかになった。

　素晴らしい。

　現在のリチウムイオン電池は発火

の危険がありますよね。

　早く実用化して貰いたいものです。