全固体型リチウムイオン二次電池応用を目指した高结晶性固体電解質材料のフラックス育成

摘要

環境·エネルギー問題がわれわれの社会に表出して久しい現在，蓄電技術に関する興味が年々高まっている.特に，電気自動車に代表されるグリーンモビリティ応用への期待が高く，それに不可欠な高容量•高エネルギー密度の蓄電池の研究開発が世界中でしのぎを削っている.このような背景のもと，次々世代蓄電池の一つとして全固体型リチウムイオン二次電池（LIB)がさかんに研究開発されている.当研究室でも，社会実装を見据えたターゲットデバイスの一つとして，全固体型LIBの発展型に位置付けられる酸化物系全結晶型LIBの研究を推し進めている.この酸化物系全結晶型LIBでは，LIBの基本構成をなす正極，電解質および負極がすべて酸化物系結晶材料である.通常のLIBが液体の電解質を使用するのに対し，全固体型ではもちろん固体電解質を用いる.固体電解質を用いる場合，電池動作そのものを実現するハードルが極端に上がる.酸化物系固体電解質になると，さらに一段とむずかしくなる.なぜなら，酸化物系固体電解質のリチウムイオン伝導度が低いことはもとより，各種伝導（イオン伝導や電子伝導）に優れた固体/固体間（正極/電解質間あるいは負極/電解質のこと）の界面接合を実現できないためである.また，界面で生じる現象も十分には把握できていない.そのため，全固体型LIB研究開発では，各種LIB材料の設計，合成，積層構造形成からセルデザインまで，さまざまな課題を解決しなければならない.われわれの研究室では，フラックス法による結晶育成を得意とし,この育成技術を活用して全結晶型LIBの実現を目指している.本稿では特に，固体電解質用結晶材料の育成とその積層化に焦点を当て，そのホットトピックスを紹介する.