5 Vの全固体電池で極めて低い界面抵抗を実現。14 mA/cm2の高い電流密度での超高速充放電が可能に

東京工業大学の一杉太郎教授らは、東北大学の河底秀幸助教、日本工業大学の白木將教授と共同で、高出力型全固体電池で低界面抵抗を実現し、超高速充放電の実証に成功した。昨今、全固体電池の開発は世界中で競争が激化。特に通常のリチウムイオン電池より高い電圧を発生する「高出力型全固体電池」には注目が集まっている。（坂上 賢治）

東工大は予てから同校の菅野了次教授により、電解質に有機溶媒の液体が使われてきた現行のリチウムイオン電池を横目に、可燃性を有する液体ゆえの安全上の課題を解決するべく、電解質を有機溶媒から無機材料の固体材料に置き換えるべく30年以上に亘り開発を続けてきた。その東工大の総力で、ようやく全固体電池実用化への突破口が開かれつつある。

この実用化のために解決すべき課題の1つは、高電圧を発生する電極と固体電解質が形成する界面でのリチウムイオンの抵抗低減にあった。しかし界面抵抗低減についての明確な方策はなく、これまで実現性は不明だった。そこで同研究では薄膜作製技術と超高真空プロセスを工夫して、高電圧を発生する電極材料Li(Ni0.5Mn1.5)O4を用い、固体電解質と電極との良好な界面を作製した。

その結果、極めて低い界面抵抗を実現。さらにその界面は大きな電流を流しても安定で超高速充電が可能であることを実証した。

この成果は、高出力型全固体電池の実用化に向けて重要な一歩となるのみならず、固体電解質と電極の界面におけるイオン輸送の学理構築にもつながりると見られている。なおこの研究成果は8月1日（米国時間）に米国化学会誌「ACS Applied Materials and Interfaces」オンライン版に掲載されている。

界面形成直後に固体電解質から電極へのリチウムイオンが自発的に移動

固体の電解質を用いる全固体電池は、高いエネルギー密度[用語1]と安全性を兼ね備えた究極の電池として、早期の実用化が期待されている。特に現在広く利用されている4 V程度の発生電圧のLiCoO2系電極材料でなく、5 V程度のより高い電圧を発生する電極材料Li(Ni0.5Mn1.5)O4を用いた高出力型全固体電池の研究が活発化している。