東北大、全固体リチウム電池で低い電極/電解質界面抵抗を実現…高速充放電が可能に

エコカー レスポンス

東北大学原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)の、春田正和助手(同志社大学研究開発推進機構准教授)らの研究グループは、全固体リチウム電池で、極めて低い電極/電解質界面抵抗を実現したと発表した。

正極、負極、電解質のすべてが固体で構成される全固体リチウム電池は、高い安全性とエネルギー密度を両立する次世代高性能畜電池として期待されている。液体電解質を用いないため、液漏れ、発火の危険性がなく、安全性が高い。

しかし、その実用化に向けては、様々な課題があり、特に、電極と電解質の界面における抵抗(電極/電解質界面抵抗)が高く、リチウムイオンの移動が制限されてしまうため、高速な充放電の実現が困難だった。

今回、研究グループでは、試料作製をすべて超高真空下で行い、スパッタ成膜条件を最適化、不純物や欠陥の少ない高品質な薄膜を積層して全固体薄膜電池を作製した。電極/電解質界面のイオン伝導性を評価した結果、コバルト酸リチウムと窒素添加リン酸リチウムの界面における原子配列の乱れを減らすと、界面抵抗が極めて低くなることを解明した。

また、従来、界面抵抗の起源とされていた空間電荷層は、理想的な界面では界面抵抗に寄与しないことも明らかにした。

今回の研究は、全固体リチウム電池の実用化に向けた難しい課題が解決可能であることを実証した。研究チームでは、工学的にも学術的にも非常に意義があるものとしている。

  • 編集部
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