世界に挑む日本の技術力　出光、トヨタ、産総研など日本トップ企業は全固体電池開発で勝ち残れるか

全固体電池は現行のリチウムイオン電池と比べ、なにが優れているのか

まずは、全固体電池とはどういう電池なのかという点から説明したい。

現在、蓄電池の主流となっているリチウムイオン電池は、充電・放電の際にイオンを運ぶ電解質が液体なのに対して、全固体電池はその名の通り、電解質が固体であるものを指す。EV関連の中でも、特に力を入れて研究・開発が進められている分野だが、その理由の一つは、発火リスクを抑えた安全性にある。先述のリチウムイオン電池が可燃性の有機電解液を用いるのに対して、全固体電池は燃えにくい無機の固体電解質粒子を用いているのだ。

さらに、この高温への耐性や高いイオン伝導率を示す固体電解質が発見されたことに起因して、全固体電池では従来の液系リチウムイオン電池よりも大電流での、急速充電が可能になると期待されている。

期待される可能性としてはその容量の大きさもある。2021年10月には、大阪府立大学大学院工学研究科のグループによって、エネルギー密度がリチウムイオン電池の約２倍となる全個体電池の実現可能性が示された。この研究では、硫化リチウム正極活物質（電池の正極側でリチウムを出し入れすることによってエネルギーを貯めたり、取り出したりすることが可能な物質）の容量と、固体電解質の分解耐性の関係を明らかにした。そのうえで、全固体リチウム硫黄二次電池用（二次電池は充電ができて繰り返し使用できる電池。以下、全固体リチウム硫黄電池）に高エネルギー密度を持つ正極を開発。全固体電池の中でも特に注目を集めるリチウム硫黄電池の可能性を広げることとなったのだ。

また、乾電池でもよく見られる液漏れにおいても、安全性が確保されている。液漏れの心配がないということは、液漏れを防ぐための形状の縛りがなくなることを示す。薄くしたり、折り曲げたり、多重構造となるように重ねたりすることが可能となる。このことにより、多少の傷がついても電池の性質を失わず、熱や圧力への耐性も備わった電池となるのだ。

そんな全固体電池は、使用する電解質の違いから数種類に分けられる。

代表的なのが硫化物系、酸化物系の２種類で、さらに窒化物系やそのほかの種類の全固体電池が追従している。

次にそれぞれの特徴とその研究を進める代表的な企業の取り組みについて述べていきたいと思う。

硫化物系全固体電池の開発でリードしている企業はどこか？・・・次ページへ