「全固体ナトリウム電池」実現へ、電極形成法を開発 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
九州大学の賈淑帆研究員と林克郎教授らは、全固体ナトリウム電池の電極形成法を開発した。電極と電解質の接触状態が改善し、過電圧を低く抑えられた。塗布で形成でき実用化しやすい。ナトリウムを使うことで資源リスクを抑えられ、安全性の高い電池の実現につながる。 酸化物系セラミックスの全固体電池を開発する。ナトリウムとジルコニウムなどを含むＮＺＳＰセラミックス電解質とナトリウムとチタンなどを含むＮＴＰ電極活物質を組み合わせる。ＮＺＳＰとＮＴＰは結晶構造が同じで化学組成も似ているため親和性がある。 ただ焼結すると性能が落ちる。そこでＮＴＰ組成のガラス粉末を塗布して低温で焼結する方法を開発した。加熱温度は８５０度Ｃ。電極と電解質が緻密に接触する。 半電池を作ると２・２ボルトで充放電でき、過電圧は０・０３ボルトと低かった。マイナス２０度Ｃの環境での容量低下はリチウムイオン電池（ＬｉＢ）よりも少なかった。時計の
全固体電池の世界市場を調査、2040年には3兆8605億円規模に成長と予測
全固体電池の世界市場を調査、2040年には3兆8605億円規模に成長と予測：製造マネジメントニュース 富士経済は、全固体電池など次世代電池の世界市場に関する調査結果を発表した。全固体電池の2022年世界市場は約60億円の見込みで、HVやEVへの搭載、LIBからの置き換えが進んだ結果、2040年には3兆8605億円になると予測している。 富士経済は2022年11月22日、全固体電池など、次世代電池の世界市場に関する調査結果を発表した。調査では、全固体電池の5品目、ポストLIB二次電池5品目、新型二次電池9品目を対象に、市場動向と次世代電池の材料やアプリケーションなどについて総合的に分析した。 全固体電池は、固体電解質を採用したリチウムイオン二次電池（LIB）で、次世代電池の中で最も実用化に近いとされる。既に自動車メーカーでは、電動車（xEV）への搭載を計画している。 その全固体電池の2022
全固体電池の課題解決!?、加圧部品が要らない“柔固体”電池がスゴい ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
住友化学は、京都大学や鳥取大学と共同で、電池作動のための加圧部品が不要で、柔軟性のある高分子固体電解質電池の開発に成功した。１キログラム当たり２３０ワット時の容量で、安定作動を確認。電池の動作に必要な部品点数を抑えられ、大幅なコスト削減につなげられることが期待される。 新たな固体電解質を３者で開発した。加圧することなく電極との界面を接合し、イオンの流れを円滑にすることで実現した。研究を進め、２０２４年めどに１キログラム当たり５００ワット時の容量達成を目指す。 先行研究の全固体電池は、リチウムイオン二次電池の電解液を固体にしたものが主流。硫化物系無機化合物を基本としているため硬い。このため電池セルを加圧させ、固体電解質と電極との界面を接合させて電池を作動させている。この方法では加圧に必要な部品の重量が増え、コストがかさむなどの課題があった。 【関連記事】「全固体電池」中小企業へのビジネスチャ
充電中の全固体電池、リチウムイオンの動き捕捉に理研などが成功した意義 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
理化学研究所の小林峰特別嘱託研究員（研究当時）と日本原子力研究開発機構などの国際共同研究グループは、充電中の全固体電池内のリチウムイオンの動きを捉えることに成功した。動きの解析から、固体電解質中のリチウムイオンの移動メカニズムおよび移動領域を解明した。熱中性子ビームを入射し、それにより起こる核反応を利用してリチウムイオンの深さ分布を得る。従来手法を最適化し、時間分解能１分、厚み３０マイクロメートル（マイクロは１００万分の１）の試料まで分析可能にした。充放電時間の短縮など、全固体電池の開発加速につながる。 正極にリチウム―６濃度を９５・４％に濃縮したコバルト酸リチウム、固体電解質にリン酸リチウム、負極にはタンタルを用い、薄膜全固体電池を作製。 これに軽元素分析法の一種である中性子深さプロファイリング手法を応用し、入射エネルギー０・０２５電子ボルトの熱中性子を入射して、熱中性子誘起核反応により
「全固体電池」をやさしく解説、従来の電池との違いや種類・トヨタらの実用例は？
リチウムイオン電池を超える次世代電池として全固体電池という言葉をよく耳にするようになりました。言葉の響きだけ聞くと「電池は最初から固体だろう」と思われる方も少なくないでしょうが、実はこの全固体電池は従来の電池と異なるいくつかの特性を持ち、従来の液体型リチウムイオン電池を超える性能を秘めています。2022年の時点で小型の酸化物系電池はすでに量産が始まっており、2020年代後半には電気自動車への搭載が始まります。電池の「常識を覆す」全固体電池の仕組みと可能性、TDKやマクセル、村田製作所などのメーカー、トヨタやライバルのVWの車載状況に関する最新動向について、やさしく説明していきます。 合同会社Noteip代表。ライター。米国の大学でコンピューターサイエンスを専攻し、卒業後は国内の一部上場企業でIT関連製品の企画・マーケティングなどに従事。退職後はライターとして書籍や記事の執筆、WEBコンテン
テスラやVWが液系LIBに注力、ドライ電極が切り札へ
全固体電池の早期量産を懸念する見方が強まる中、自動車メーカーが既存の液系リチウムイオン電池（LIB）の延命に力を注ぎ始めた。注目を集めるのが「ドライ電極」である。米Tesla（テスラ）に続き、ドイツVolkswagen（フォルクスワーゲン、VW）が開発に乗り出す。製造工程の抜本的な変更に踏み込み、電池事業の課題である莫大な設備投資と製造コストを削減できる可能性がある。 2022年1月、VWが米新興電池24M Technologies（24Mテクノロジーズ、10年設立）に25％出資したことを24Mが発表した。VWは日経クロステックに対して出資額が「数億ドル（数百億円）」と回答し、筆頭株主になったとみられる。VWは「ドライ電極」と呼ぶ24Mの技術を利用し、液系LIBの製造設備で大きな面積を占める乾燥炉をなくす狙いだ（図1）。
JAXA･日立造船が「全固体電池」で世界初、宇宙での充放電に成功した ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）と日立造船は国際宇宙ステーション（ＩＳＳ）の日本実験棟「きぼう」に設置した全固体リチウムイオン電池の実証実験を実施し、宇宙での充放電に世界で初めて成功した。マイナス４０―１２０度Ｃの広い温度範囲で使用でき、設備の小型化や省力化につながる。月面設置の観測機器や探査機のほか、温度差の激しい環境下で使用する産業装置への搭載を見込む。 実験に使用したのは大きさ６５ミリ×５２ミリ×２・７ミリメートル、重さ２５グラム、1時間当たりの放電容量が１４０ミリアンペアの全固体リチウムイオン電池。実証装置を「きぼう」の船外実験プラットフォーム（写真）に設置した実験設備に取り付け、実験した。 今後は充放電の特性と電池の劣化に関するデータを取得し、実用化に近づける。
エネルギー密度２倍に高めた全固体電池、マクセルが狙う市場 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
マクセルは、硫化物系固体電解質を使用したセラミックパッケージ型の全固体電池「ＰＳＢ４０１０１０Ｈ」を開発、製品化した。構造やプロセスに関する新技術の採用により、従来のセラミックパッケージ型全固体電池と比べ約２倍のエネルギー密度を実現。京都事業所（京都府大山崎町）で生産する方針で、医療や工場自動化（ＦＡ）、車載機器といった市場に展開したい考え。 セラミックパッケージ型全固体電池の従来品「ＰＳＢ４０１５１５Ｌ」の容量や出力特性、耐熱性などを維持したままエネルギー密度を向上。ＦＡ機器やインフラ用機器のメーカーなどからの要望に応じて小型化も実現した。 また、新製品は１０５度Ｃの環境下で１０年間使用できるほか、最大温度が約２５０度Ｃのリフローはんだ付けによる基板への表面実装を可能とする。 大きさは縦１０・５ミリ×横１０・５ミリ×高さ４ミリメートル。重さは１・２グラム。 【関連記事】「全固体電池」市場
全固体リチウム電池の界面抵抗を2800分の1に
東京工業大学と東京大学の研究グループは、全固体リチウム電池において硫化物固体電解質と電極材料の界面に化学反応層が形成されると、極めて高い界面抵抗が生じることを解明した。この界面に緩衝層を導入すれば、界面抵抗は2800分の1に低減され、電池は安定動作することを実証した。 界面抵抗が増大するメカニズムを解明し、低減する手法を見いだす 東京工業大学と東京大学の研究グループは2022年7月、全固体リチウム電池において硫化物固体電解質と電極材料の界面に化学反応層が形成されると、極めて高い界面抵抗が生じることを解明したと発表した。この界面に緩衝層を導入すれば、界面抵抗は2800分の1に低減され、電池は安定動作することを実証した。 全固体リチウム電池は、高い安全性と高速充電が可能なことから、電気自動車や大型蓄電池への応用が期待されている。しかし、硫化物固体電解質と電極材料の間に高い界面抵抗が生じ、大きな
全固体電池材の“正確な姿”、北大が瞬間撮影に成功した意義 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
北海道大学の鈴木明大准教授、西野吉則教授らは立命館大学、高輝度光科学研究センターなどと共同で、電子顕微鏡観察では徐々に変質してしまう全固体電池材料を無損傷かつナノスケール（ナノは１０億分の１）で瞬間撮影することに成功した。さらに、乳がんのＸ線画像診断法のマンモグラフィーを発展させた画像解析手法を開発し、固体電解質粒子中のナノ結晶構造を解明した。電気自動車などへの利用が期待される全固体電池の性能向上に重要なリチウムイオン伝導度の向上などにつながる。 硫化物系固体電解質は空気中の水で溶ける潮解性があり、さらに電子線やＸ線照射により結晶粒が変質して構造が変わるため、これまで正確なナノ構造解析は困難だった。 そこで、まず試料粒子を有機溶媒ごと液体試料セルに閉じ込め、潮解を防いだ。その上で、発光時間がフェムト秒（フェムトは１０００兆分の１）ときわめて短いＸ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）を使い、試料が
全固体電池のコスト削減、硫化物系固体電解質の量産技術を開発 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
豊橋技術科学大学の蒲生浩忠大学院生と松田厚範教授らは、硫化物系固体電解質の量産技術を開発した。高極性溶媒分子で多硫化リチウムを安定して溶かす。すると２４時間の反応が２分に短縮した。全固体電池の電解質生産コストを大幅に下げる可能性がある。 アセトニトリルとテトラヒドロフランの混合溶媒に極性の高いエタノールを微量に加え、原料の硫黄を過剰に加える。するとリチウムイオンがエタノール分子に包まれ、硫黄種のラジカルアニオンが安定化する。 このラジカルアニオンが五硫化二リンと反応して硫化物系電解質の前駆体が生成する。溶液中で反応が進むため効率が高く、反応時間が２分に短縮した。 硫化物系固体電解質のイオン導電率は１センチメートル当たり１・２ミリジーメンス。従来法は同０・８ミリジーメンスや１・０ミリジーメンスだった。不溶性の中間体を経由して合成していたため反応が遅かった。
「全固体」軸に巻き返せるか、政府が蓄電池産業テコ入れ ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
政府は２０５０年のカーボンニュートラル（温室効果ガス排出量実質ゼロ）を見据え、車載用や定置用蓄電池の国内生産能力を、３０年までに現状比約８倍の計１５０ギガワット時、グローバル生産能力を同約１０倍の計６００ギガワット時とする目標を設定した。次世代技術として期待される全固体電池の開発支援を含め、国内蓄電池産業の基盤を固める。現行のリチウムイオン電池は日本が先行したが、中国や韓国メーカーの猛追で劣勢に立たされており、蓄電池産業のテコ入れを図る。 「中国企業や韓国企業が政府と一体となって積極的な投資を行い、すさまじい勢いで成長を遂げている。今や我が国の蓄電池産業は、半導体や液晶ディスプレーと同様に、他国の後塵（こうじん）を拝している状況だ」。新たな目標を設定した蓄電池産業の官民協議会で、萩生田光一経済産業相は危機感をあらわにした。 カーボンニュートラルを推進する政府は、自動車の電動化や再生可能エネ
日産は半固体ではなく「全固体」電池、懸念される低寿命をNASAや大学と克服
日産自動車は2022年4月8日、2028年度の実用化を目指す全固体電池の開発状況を発表した。 全固体電池は重量エネルギー密度を2倍に向上できるため、ピックアップトラックやSUVなど車両サイズが大きく大容量のバッテリーが求められるEV（電気自動車）でバッテリーの重量による走行距離低下を抑制することが期待されている。また、搭載できるバッテリーに限りがある軽自動車を含む小型車のセグメントのEV化にも貢献する。 電解質が液体から固体になることにより運転温度限界を引き上げることができ、充電時間は従来の3分の1に短縮できるとしており、試作したセルでそのめどもつきつつある。運転温度限界が上がることで冷却システムが簡易化できるのはコストにも貢献する。電解質が固体になることで、材料間の副反応が減少することから、低コストな正極材の選択肢も広がる。 こうしたメリットを見込み、2028年度に自社開発の全固体電池を
『ET7』発表の『NIO Day 2020』に痛感した「世界は前進している」事実 - EVsmartブログ
中国のEVスタートアップ企業であるNIOが、1月9日に開催した『NIO Day 2020』で、電気自動車の新型セダン『ET7』を発表。2022年には150kWhの固体電池搭載モデルを発売することも発表しました。刮目すべきポイントをチェックしておきます。 ユーザー投票で開催都市は「成都」に決定 NIO（上海蔚来汽車）は「中国版テスラ」とも呼ばれる2014年に誕生したEVスタートアップの代表格といえるメーカーです。 ユーザーを招待する祭典でもある『NIO Day 2020』の開催都市は、約4万人のユーザー投票で決定。260人以上のユーザーがイベントの計画立案にも参加、ユーザーが結成した「NIOバンド」が主題歌である『Always Forward』を披露しました。 『NIO Day 2020』の様子は、YouTubeのNIOチャンネルで公開されています。 NIO Day 2020（YouTube
「全固体リチウムイオン電池」向け量産へ、高伝導で低温焼結するスゴい物質の全容 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
キヤノンオプトロン（茨城県結城市、奥浩志社長）は、産業技術総合研究所との共同研究で、全固体リチウムイオン電池（ＬＩＢ）用の酸化物系固体電解質を開発した。高い伝導性を有しながら、従来の固体電解質より低い温度で焼結し、抵抗物質の形成を抑制する。本社工場内に酸化物固体電解質の生産ラインを設置し、２０２３年前半に量産・販売する計画。酸化物系固体電解質を使用した全固体ＬＩＢは、高い安全性が期待されている。 これまで固体電解質として注目されることがなかった結晶性材料に、特定の異種元素を添加。電池出力に影響を及ぼす伝導性を大幅に向上することに成功した。 同社の固体電解質は大気雰囲気下６００―７００度Ｃ程度で焼結する。活物質との化学反応を抑制し、リチウムイオンの出力を向上できる。従来の固体電解質は電池製造時に１０００度Ｃ以上で焼結する必要があった。高温で加熱すると混合している活物質が化学反応し、リチウムイ
ＥＶ競争力の中核「全固体電池」で日本は中韓勢を巻き返せるか ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
次世代電池の最有力候補である全固体電池の開発競争が熱を帯びている。自動車業界ではトヨタ自動車や日産自動車が２０２０年代の実用化を公表。これにフォルクスワーゲンなど独勢が対峙（たいじ）する。他業界でも自社の基盤技術を応用した電池開発が加速しているほか、電池の性能を決める素材分野などでも日本勢の動きが目立つ。現行のリチウムイオン電池では中韓勢が高シェアを占めるなか、日本勢は次世代電池で巻き返しを図れるか。（特別取材班） 日産・トヨタ・ホンダ…研究着々 「電気自動車（ＥＶ）のゲームチェンジャーとなる全固体電池の開発を進める」。日産のアシュワニ・グプタ最高執行責任者（ＣＯＯ）は全固体電池をＥＶ競争力の中核に位置付ける。 日産は全固体電池の開発に１４００億円を投入する。２４年度に横浜工場（横浜市神奈川区）に試験ラインを導入して量産技術を確立し、２８年度に同電池を搭載したＥＶ投入を計画する。グプタＣＯ
産総研：全固体電池の性能を加熱処理で大幅に向上
全固体電池用の電極材料を様々な気体に曝露した結果、大気や水蒸気から電極内に侵入するプロトン（水素イオン）が電池性能を低下させる原因であることを解明。 しかし、その低下した性能は、150 ℃程度の加熱処理によって大気に曝露しない電池と同等の性能に改善することを実証。 実用が期待される粉体を用いた全固体電池の作製プロセスにおいて、電極材料は大気曝露されるため電極表面にプロトンが存在している。したがって、性能が劣化した状態にあると考えられる。それが本手法により大幅に改善される可能性がある。 東京工業大学 物質理工学院 応用化学系の小林成大学院生（博士後期課程3年）と一杉太郎教授は、東京大学のElvis F. Arguelles（エルビス アルグエレス）特任研究員と渡邉聡教授、産業技術総合研究所の白澤徹郎 研究グループ付、山形大学の笠松秀輔助教らと共同で、全固体電池（用語1）の固体電解質（用語2）
疑似固体リチウムイオン電池の３Ｄプリント製造技術を開発～EVから医療用まで、固体リチウムイオン電池を短時間でオンデマンド製造～
疑似固体リチウムイオン電池の３Ｄプリント製造技術を開発～EVから医療用まで、固体リチウムイオン電池を短時間でオンデマンド製造～ 【本学研究者情報】 〇多元物質科学研究所 助教 小林弘明 研究室ウェブサイト 【発表のポイント】 紫外線硬化樹脂を用いた光造形を利用し、難燃性の疑似固体電解質膜を室温・数分で成膜出来るプリンティング技術を開発。 正極、電解質、負極のそれぞれの素材インクを使用し、固体リチウムイオン電池を簡便に3Dプリント製造する技術開発に成功。 ポリマーなどソフト基盤上への成膜やマイクロ電池・大型電池の製作など、様々な基板上にサイズ可変での固体リチウムイオン電池がオンデマンドに製造可能。 【概要】 リチウムイオン電池などの蓄電デバイスの幅広い普及に伴い、各々のニーズに応じた蓄電デバイスのオンデマンド製造技術が求められています。東北大学多元物質科学研究所 雁部祥行技術職員、小林弘明助
全固体電池は、なにが次世代なのか？ トヨタ、日産が賭ける巻き返し策
日産自動車が2030年までの長期計画の中で、今後5年で電動化技術に2兆円を投資し、28年にも自社開発中の全固体電池を搭載するEVを発売する計画を明らかにした。 その資金調達や、今から7年も先の商品計画の具体性に疑問を持たないわけではないが、全固体電池を自社で開発しEVに搭載して発売するという計画は、かなりのインパクトを感じさせる。 だが、そもそも電池の開発は電池メーカーや研究機関の仕事で、自動車メーカーが開発するモノなのだろうか、と思われる方も多いのではないだろうか。 しかしトヨタも全固体電池の開発には、かなりのリソースを注いでいる。かつてトヨタの豊田章男社長は、全固体電池を自動車産業界のゲームチェンジャーになり得る材料だとも表現した。 それほどまでに期待が集まる全固体電池だが、パワーワードとして独り歩きしている感も否めない。DXなどと同様、トレンドワードに躍らされ過ぎな傾向もある日本にお
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全固体Naイオン二次電池を「オール酸化物」で実現、新開発の負極材で課題克服
