リチウム空気電池は、ガソリン並みのエネルギー密度を実現できる次世代電池として注目されています。イリノイ工科大学の研究チームが、室温で1000サイクル以上動作し、通常の空気中でも安定して機能するリチウム空気電池の固体電解質を発表しました。 A room temperature rechargeable Li2O-based lithium-air battery enabled by a solid electrolyte | Science https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq1347 この研究で開発された固体電解質は、2011年に東京工業大学の菅野了次教授らのグループによって発見されたLi10GeP2S12(LGPS)ナノ粒子を、ポリエチレンオキシド(PEO)ポリマーに組み込んだ複合材料です。LGPSナノ粒子は高いリチウムイオン伝
原料の手混ぜで固体電解質の性能が劇的に向上 北大など研究グループ - fabcross for エンジニア
北海道大学は2024年12月20日、東北大学などとの研究グループが、全固体電池に用いられる固体電解質を合成する際、材料を装置に入れる前に短時間の手混ぜをするだけで、合成された固体電解質のイオン伝導度が劇的に変化することを発見したと発表した。 固体電解質の合成では、ボールミル装置を使って原料を混合し、化学反応を進める手法がよく使われ、特に硫化物やハロゲン化物などの柔らかい固体電解質の合成では標準的な手法となっている。これまで、合成時間や回転速度、発熱の有無などの違いによる効果の差が検証され、議論されてきた。 これに対し研究グループは、これまでほとんど取り上げられてこなかった、装置に投入する前の手混ぜに注目した。実際には乳鉢と乳棒を使ってかき混ぜるだけの簡単な工程で、これを「予備混合」と名付けて、効果を検証した。 研究グループは硫化物固体電解質のLi7P3S11を使って、予備混合をしたときとし
東北大学は9月28日、室温における世界記録の3倍以上のリチウムイオン伝導率を実現できる固体電解質の材料を理論的に発見し、全固体電池の実現に向けて大きく可能性が開かれたと発表した。 同成果は、東北大金属材料研究所の高木成幸准教授、同・佐藤豊人助教、東北大材料科学高等研究所の折茂慎一所長(教授)らの研究チームによるもの。詳細は、「Applied Physics Letters」に掲載された。 現在市販されている電池の多くは、電極間での電荷のやり取りに電解液が用いられている。しかし、電解液の代わりに固体電解質を用いることができれば、複数の大きなメリットを得られるようになる。 まず、液漏れがなくなることで、リチウムイオン電池のように液漏れによる発火の危険性がなくなり、安全性が高まる。そして、同じ体積でもより多くの電気エネルギーを蓄えることも可能となる。つまり、同じエネルギーなら小型軽量化できるとい
マルティン・ルター大学ハレ・ヴィッテンベルク(MLU)の研究チームが、高い導電性を持ちながら熱的に安定で堅牢(けんろう)な高分子ゲルを開発したと発表しました。このゲルを用いることで、リチウムイオン電池の安全性と性能が向上すると研究チームは主張しています。 Designing Conductive Pyrrolidinium‐Based Dual Network Gel Electrolytes: Tailoring Performance with Dynamic and Covalent Crosslinking - Katcharava - Advanced Functional Materials - Wiley Online Library https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403487 Chemists cre
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。
早稲田大学と富士通、全固体電池の電解質をAIで自動設計
早稲田大学と富士通の研究グループは、全固体2次電池の高分子固体電解質を人工知能（AI）で自動設計する新手法を開発した。機械学習法を工夫したほか、富士通が開発した疑似量子コンピューターを用い、膨大な候補群の中から最適な分子設計を抽出した。データ科学を活用した機能性材料の探索研究において効率化が期待できる研究成果だという。
現在リチウムイオン電池は電気自動車などの用途で広く使用されているが、発火や漏液による危険性が重要な課題とされている。そこで注目されているのが、電解質を固体にして安全性を向上させた「全固体電池」であるが、実用化には低温下での動作や作製時の成型処理など多くの課題がある。 【こちらも】古河グループのFDK、表面実装型の小型全固体電池を量産開始へ 静岡大学と東京工業大学の共同研究グループは、これまでの固体電解質とは全く異なる材料系にて新たな方向性を示した。29日の発表では、「分子結晶電解質」が高い充放電効率で動作すると確認されたことなどが明らかになった。 これまでの全固体電池の電解質としては、セラミックスやガラス、ポリマーなどが広く研究されてきた。しかし実際に電解質として使用するには、イオン伝導性だけでなく成型性や温度特性、熱化学的な安定性など多くの条件を満たす必要がある。そのため、従来の研究で報
ホーム 先端材料・部材 東レ、グリーン水素製造ＨＣ電解質膜、ＰＥＭ型でシェア独占へ - 化学工業日報 東レは、グリーン水素を製造する固体高分子（ＰＥＭ）型水電解装置の電解質膜として使われている主流のフッ素系膜について、ほぼすべて同社の炭化水素系（ＨＣ）電解質膜への置き換えを目指す。現在は国内外でＨＣ電解質膜の実証を重ねている段階だが、２０２５年以降には膜の供給を中心にさまざまな装置メーカーと共同で膜の価値最大化につながる運転や管理方法を検証することで、世界規模で水素関連ビジネスを大型化させる狙い。「ＰＥＭ型のマーケットはすべて獲得するつもりで手がけている」（同社）。続きは本紙で プロトンの伝導性が高いほかガスの透過性が低く高強度で、１５０度Ｃ以上の耐熱性も併せ持つ 実証を行った米倉山電力貯蔵技術研究サイト 記事・取材テーマに対するご意見はこちら PDF版のご案内
東北大学の藪浩氏らの研究グループは、室温で実用的な特性を持つリチウムイオン2次電池（LIB）高分子固体電解質を合成した。実用的なリチウムイオン伝導度や広い電位窓、高いリチウムイオン輸率を実現した。発火の原因となるリチウムイオンデンドライト（樹状結晶）形成の抑止にも効果があり、安全で高性能なLIBの開発が期待できるという。
ハライド系材料とその結晶構造の例を示した。2020年7月に名古屋工業大学が焼成なしで作製したLiAlCl4の第1原理計算による結晶構造の推定結果（a）。Al原子、またはLi原子をCl原子が取り囲んで四面体や八面体になった構造が基本単位となっているのが特徴である。黄色の領域はLiイオンの伝導経路である。京都大学によるLi3InCl6の結晶構造の推定例（b）。空隙サイト（vacancy site）の存在がLiイオン伝導率を高めているもようだ。C2/mは結晶の空間群のタイプを指す（出所：（a）は名古屋工業大学大学院、（b）は京都大学大学院工学研究科 固体型電池システムデザイン産学共同講座） 「中国全固体電池産学研協同創新平台（China All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform：CASIP）」の設立大会で基調講演に登壇した
全固体電池の電解質は「勝つ会社に売りたい」、出光常務
「100年に一度の変革期」――。自動車産業を取り巻く環境は一変し、次の100年に向けた熾烈（しれつ）な技術競争が始まっている。中でも電気自動車（EV）の開発は特に活発で、基幹部品である2次電池には巨額の投資が集中する。石油元売り大手の出光興産は、次世代電池の代表格である全固体電池をめがけて固体電解質の研究開発を続ける1社。2021年夏に小型量産設備を用いた製造を始める。常務執行役員で技術戦略を統括する中本肇氏に動向を聞いた。 （聞き手は窪野 薫、近岡 裕＝日経クロステック） 中本 肇（なかもと・はじめ） 。出光興産常務執行役員。1961年生まれ。山口県出身。1984年、早稲田大学商学部卒業後に出光興産入社。 販売、原油・石油製品のトレーディング、財務・経営企画業務への従事を経て、電子材料部門・リチウム電池材料部門の部門長を務めた。2018年より上席執行役員。2020年4月より現職。技術戦略
大阪産業技術研究所（ＯＲＩＳＴ）は、厚みが３０マイクロメートル（マイクロは１００万分の１）以下と薄膜ながら強度を備えた自立型のリチウムイオン電池用固体電解質シートを開発した。量産技術もめどをつけた。従来の固体電解質に比べ厚みが１０分の１以下で、電気抵抗が小さいのが特徴。電極とともに積み重ねられ、大容量、高出力の全固体電池の実用化へ応用が期待される。 全固体電池は電気自動車（ＥＶ）やＩｏＴ（モノのインターネット）機器への搭載に向け電極の開発が進む一方、正・負極間の電解質の厚みが大容量化の課題となっている。同研究所は、微細な貫通孔を持つ樹脂フィルムに電解質粉末を充填することで、強度を保ちつつ電解質の薄膜化に成功。電気抵抗を抑えられるほか、高度な充放電特性を備えることも確認された。今後、リチウムイオン電池材料評価研究センター（リブテック、大阪府池田市）が開発を進める電極と共に性能検証を進める。
発表・掲載日：2021/11/20 酸化物系固体電解質材料を用いた電極で全固体電池の室温作動に成功 －高エネルギーで安全な酸化物系全固体リチウム硫黄電池の実現に大きく前進－ ポイント 次世代リチウムイオン電池向けの新たな電極を開発 正・負極を組み合わせた試験電池において室温で実用レベルのエネルギー密度を実証 有毒ガス発生の危険性が少ない安全な酸化物系全固体電池の早期実用化が期待 国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）先進コーティング技術研究センターエネルギー応用材料研究チーム永田 裕 主任研究員、秋本 順二 首席研究員（兼）チーム長は、次世代リチウムイオン電池である酸化物系全固体電池向けの高容量正極および負極を新たに開発し、リチウムイオン電池の長年の課題であった安全性の大幅な向上に道筋をつけることができた。 可燃性の有機電解液を用いる従来のリチウムイオン電池に対し、難
日産自動車が2028年度の実用化を目指す全固体電池――。その大まかな材料が明らかになった。同社は2024年4月16日、報道陣向けの「パワートレイン・EVコンポーネント生産技術に関する説明会」を開催し、固体電解質には硫化物系、負極にはリチウム（Li）金属、正極にはハイニッケルの三元系（ニッケル、マンガン、コバルトの酸化物を正極活物質の主成分とするもので、略称はNMC）を採用すると説明した（図1）。同社は、こうした電池構成によって、体積エネルギー密度で「従来比約2倍の1000Wh/L」（同社）を目指す。
三井金属鉱業は2024年9月24日、全固体電池向け硫化物系固体電解質「A-SOLiD」の「初期量産工場」の新設を決定したと発表した。 三井金属鉱業では2019年に固体電解質の量産試験用設備を埼玉県上尾地区に導入して以降、2度にわたる生産能力の増強を進めてきたが、2027年前後に全固体電池を搭載したEV（電気自動車）の初期市場導入が計画される中、三井金属鉱業の固体電解質が電池特性を左右するキーマテリアルとして採用される見通しが高まってきたという。 これらを背景に、三井金属鉱業では、さらなる生産キャパシティーの確保と、革新的生産プロセス開発を目的として埼玉県上尾地区に固体電解質の初期量産工場を新設することを決めた。 初期量産工場は2027年の稼働開始を予定しており、高効率な生産方式を採用することで、顧客企業の全固体電池の実用化に貢献することを見込む。また、現在稼働中の量産試験棟と合わせ、世界最
産業技術総合研究所の永田裕主任研究員と秋本順二首席研究員らは、酸化物系固体電解質を用いたリチウム硫黄電池の室温動作性能を大幅に向上させた。室温２５度Ｃにおけるエネルギー密度が２８３ワット時／キログラムで、現行のリチウムイオン電池に近づいた。今後、充放電耐久性や容量の向上を目指す。 酸化物系固体電解質として酸化リチウムとヨウ化リチウム、電極の活物質として硫化リチウムまたはケイ素、導電材の炭素材料を混合。メカニカルミリングで機械的に粉砕して細かな微粒子とする。これにより固体電解質が変形して活物質に密着し、微粒子間の接触性が増した。 微粒子混合物を常温でプレスするだけで、正極と負極の電極材料を作れる。電池を組んで充放電試験をすると初回のエネルギー密度は２８３ワット時／キログラム。今後、耐久性を高めて充放電回数を稼げるようになれば、安全性の高い全固体リチウム硫黄電池の開発につながる。 【関連記事】
米ブラウン大学、メリーランド大学、東京大学などの研究チームは樹木を原料とするセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を使い、次世代電気自動車（ＥＶ）の要とされる全固体電池の固体電解質の候補材料を開発した。成果は英科学誌「ネイチャー」に掲載された。 セルロースは通常、イオンを通さない。これに対し、ＣＮＦを銅アルカリ溶液に浸して作製した銅とＣＮＦの固体材料の中をリチウムイオンが高速移動できることを実証した。 銅イオンと結びつくことでＣＮＦの線状につながった重合鎖の間隔が押し広げられ、リチウムイオンがスムーズに通れる通路ができることがその理由だとしている。また、他の高分子イオン伝導体に比べ、イオンを運ぶ能力も１０―１００倍高いという。 さらにイオン伝導体としての特徴を生かし、全固体電池の正極のバインダー（結合材）に使える可能性もあるという。そのほか、環境負荷が小さい点や、研究開発されている固体電解質の
出光興産は、2027～2028年における全固体リチウムイオン二次電池の実用化を目標に、全固体電池の材料となる固体電解質の大型パイロット装置の基本設計を2024年10月に開始した。 出光興産は2024年10月28日、2027～2028年における全固体リチウムイオン二次電池の実用化を目標に、全固体電池の材料となる固体電解質の大型パイロット装置の基本設計を同年10月に開始した。生産能力は年間数百トンを予定している。 最終投資決定（FID）は2025年中を見込み、完成は2027年を目指す。固体電解質の量産技術の開発を推進することで自動車メーカーや電池メーカーなどのニーズに応える。 なお、同社が2023年10月に公表したトヨタ自動車との協業では、2027～28年に全固体電池を搭載した電気自動車（EV）の実用化を目指す。出光興産が大型パイロット装置で製造した固体電解質は、トヨタ自動車が開発するEV向け
物質・材料研究機構の長谷川源ポスドク研究員と桑田直明主幹研究員らは、全固体電池のリチウムイオン移動は電解質の粒界が抵抗になっていることを突き止めた。マイナス１００度Ｃ以下に冷やしてリチウムイオンの動きを極めて遅くしたところ、粒界でリチウムイオンの濃度差ができる様子を観察できた。拡散係数は粒界で１万分の１以下になる。全固体電池開発に知見を提供していく。 ２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を低温観察に応用した。リチウムイオンがほとんど移動しない温度でリチウムイオンの分布を測定する。 リチウム同位体を酸化物電解質の端から導入して拡散する様子を観察した。 すると粒界に沿ってイオン濃度が変わっていた。電解質粒子内部ではイオンは高速で動くものの、粒界が抵抗になる。粒内と粒界では拡散係数が５ケタ変化すると見積もられた。 電池のシミュレーションがより正確になる。イオン拡散を妨げない粒界を設計できれば全固体電
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リチウム空気電池を室温充電可能にする固体電解質を発見、理論的にはガソリンに匹敵するエネルギー密度を実現可能に
出光興産、全固体電池向け固体電解質の大型パイロット装置の基本設計開始 トヨタが2027～2028年に実用化するEVへ使用
全固体電池の実現に大きく前進！ 東北大、固体電解質の高性能材料を発見
東北大、大容量化が可能なカルシウムイオン電池電解質を開発
リチウムイオン電池の液漏れや発火を防いで寿命も延ばすゲル電解質が開発される
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
全固体電池の実現に「分子結晶電解質」が新たな方向性示す 静岡大らの研究 | 財経新聞
東レ、グリーン水素製造ＨＣ電解質膜、ＰＥＭ型でシェア独占へ - 化学工業日報
東北大学、液体と同等性能のリチウムイオン電池向け固体電解質を開発
全固体電池向け次世代電解質、パナソニックと中国勢が先陣争い
高出力な全固体電池の実用化へ！大阪技術研が厚さ10分の１の固体電解質シート ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
産総研：酸化物系固体電解質材料を用いた電極で全固体電池の室温作動に成功
28年度実用化を目指す日産のEV向け全固体電池、電解質は硫化物系で負極はLi金属
出光興産、「全固体リチウムイオン電池」用固体電解質の実証設備を稼働
三井金属鉱業が全固体電池向け固体電解質の初期量産工場を新設、埼玉県上尾市に
「全固体リチウム硫黄電池」開発へ、酸化物系固体電解質で性能向上 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
全固体電池にセルロースナノファイバー、東大などが電解質の候補材料を開発 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
全固体電池実用化に向け固体電解質の大型パイロット装置を基本設計
全固体電池のリチウムイオン移動、電解質の粒界が抵抗に…物材機構が解明した意義 ニュースイッチ by 日刊工業新聞社
東大、曲げられる電池の耐久性を向上させる「硬いのに丈夫な」ゲル電解質を開発
