7月, 2013 | 二次電池の基礎知識

ファインセラミックスセンター、次世代全固体リチウムイオン電池内部のLi分布の可視化に成功

　一般財団法人ファインセラミックスセンター（JFCC）は、全固体リチウムイオン電池の開発のカギとなる「その場形成電極」について、その構造やナノメートル領域のLi分布、低抵抗のメカニズムを最新の電子顕微鏡技術を用いて解明することに成功したと発表しました。

　リチウムイオン電池は、現在実用化されている二次電池の中で最も高いエネルギー密度を有しており、小型かつ高容量というメリットを活かし、携帯用電子機器からハイブリッド自動車や風力・太陽光発電などの蓄電池として幅広く利用されています。

　現在一般的に普及しているリチウムイオン電池は、正極と負極の間に可燃性の有機電解液が充填された構造をしており、これが発火事故などの要因の一つとなっています。

　この可燃性の有機電解液を不燃性の固体電解質に置き換えたものが全固体リチウムイオン電池と呼ばれる電池で、安全性や信頼性の問題を克服できる「究極の電池」とも言われ、世界中で基礎研究が行われています。

　全固体リチウムイオン電池の実用化へのカギは、固体電極と固体電解質の界面におけるLiイオンの移動抵抗を低減し、Liイオンがスムーズに移動できるようにすることであり、これを実現できる電極が京都大学の研究者らにより提唱された「その場形成電極」と呼ばれるです。

　「その場形成電極」は固体電解質が変質し電極として機能するもので、リチウムイオン電池の負極の例では、固体電解質に多量のLiイオンを挿入することにより固体電解質自体が分解されて電極を形成します。

　このように形成された、その場形成負極と固体電解質界面におけるLiイオンの移動抵抗は非常に低く、LiCoO2負極と固体電解質界面での移動抵抗と比べて40分の1以下になると言われています。

　今回の研究では、最新の電子顕微鏡技術を用いて、「その場形成電極」の構造やナノメートル領域のLi分布、低抵抗のメカニズムの解明が行われ、「その場形成電極」の界面抵抗の大幅な低減をもたらす以下のような現象が確認されています。