• 主な用途:電動車両の車載電池
  • 課題:正負極材料の選定や量産プロセスの確立

2025年から2030年ごろに、車載電池の世代交代が起こりそうだ。様々な“ポストリチウムイオン電池”の候補がある中で、最有力と目されているのが全固体電池である(図1)。電池研究者は一つの開発目標として、エネルギー密度で700Wh/kgの実現を目指す。これは、既存のリチウムイオン電池の3倍を超える数値だ。単純に考えれば、電気自動車(EV)の1回の充電での走行距離を3倍に延ばせる。

図1 ポストリチウムイオン電池の最右翼に
エネルギー密度と出力密度の関係を比較した。既存のリチウムイオン電池や他の革新的電池と比較しても、全固体電池は優れた特性が期待されている。東京工業大学の資料を基に作成した。
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 エネルギー密度だけでなく、安全性の面でも優れる。全固体電池は、電解質に無機系の固体物質(固体電解質)を用いることが多い。固体電解質は正極と負極の間にあって、イオンの通り道となる(図2)。充電時は、リチウムイオンが正極から電解質を通って負極に溜め込まれ、電子が正極から負極に移動する。放電時はその逆になる。

図2 燃えやすい有機電解液を使わない
全固体電池の構造を示した。無機系材料の固体電解質を用いることで、従来のリチウムイオン電池にはない特徴を実現できる。
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 有機電解液を用いた従来のリチウムイオン電池は、過充電や内部短絡などの異常時に電解液が高温となって揮発するため、発火の恐れがあった。固体電解質なら、揮発成分がないか、あってもわずかで、発火しにくい。

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