北海道大学 研究シーズ集

無機固体電解質を用いた全固体リチウム二次電池

忠永 清治 教授 Kiyoharu Tadanaga
博士(工学)

液相からの硫化物固体電解質の作製

高いリチウムイオン伝導性を示す硫化物系ガラスを有機溶媒に溶解させ、これを乾燥させるという単純なプロセスで、硫化物系固体電解質を析出させることに成功した。また、電極活物質へのコーティングに適用可能であることも見出した。

研究の内容

リチウムイオン伝導性固体電解質を電解質として用いる全固体リチウム二次電池において、良好な電極-電解質間界面の構築が電池の高エネルギー密度化に非常に重要である。本研究では、液相から硫化物系固体電解質を作製することにより、良好な電極-電解質界面の構築を目指した。Li2S-P2S5系固体電解質をN-メチルホルムアミド(NMF)に溶解させて均質な溶液を作製し、その溶液からNMFを除去することでLi2S-P2S5系固体電解質を再析出させることに成功した。この溶液と正極材料であるLiCoO2を混合し、NMFを除去することによってLiCoO2上に固体電解質をコーティングした。これを用いて電極複合体を作製し、得られた電極複合体、硫化物系無機固体電解質を用いて全固体リチウム電池を作製したところ、安定に動作することを確認した。

社会実装への可能性

  • ・自動車用蓄電池
  • ・電力貯蔵用蓄電池
  • ・家庭用蓄電池

産業界や自治体等へのアピールポイント

有機電解液にかえて無機固体電解質を用いた全固体リチウム二次電池は、安全性、信頼性に優れた次世代の蓄電池としてその開発が期待されている。全固体電池の実用化のためには、材料関連を取り扱う企業を中心に、全固体電池に対する積極的な取り組みが期待される。

2018/4/3公開