【研究成果】新電池の開発に成功 ～全固体リチウム－硫黄電池～

　全固体リチウム―硫黄電池が開発された。本学原子分子材料科学高等研究機構の折茂慎一教授、宇根本篤講師らの研究グループは本学金属材料研究所及び三菱ガス化学株式会社との共同研究により成功した。

　全固体リチウム―硫黄電池は正極に硫黄、負極に金属リチウム、電極間に固体電解質を用いた電池だ。

　従来の有機電解液を使用した構成だと、電極に使う硫黄が液出してしまい、放電、充電を繰り返すたびに蓄電性能が落ちてしまう。しかし、電極間に固体電解質を用いると硫黄の液出を防ぐことができ長持ちする。また、質量当たりに蓄電できる量を表すエネルギー密度が非常に大きいので、電池を小型化、軽量化できる。

本研究では固体電解質に錯体水素化物の水素化ホウ素リチウム（LiBH4）を用いた。この物質を介して電極間をリチウムイオンが行き来することにより、充電反応・放電反応が進行する仕組みだ。錯体水素化物は今まで固体電解質として考えられていた酸化物、硫黄化物と比べ、電極と化学反応を起こしにくいため、繰り返し充放電が可能。また、LiBH4はロウのように加圧するだけで容易に変形するので、電極と電解質の境界面を電池反応が進行しやすいよう密着させることができる。錯体水素化物は第３の固体電解質としての可能性を秘めている。

　全固体リチウム―硫黄電池の研究が進めば、高い蓄電性能により、例えば電気自動車を従来の距離の倍走らせることもできるそうだ。ところが、電池の研究にはまだ大きな課題が残っている。一つ目は電池動作時の温度だ。実験に成功した電池は１２０度で動作させている。実用化するためには室温くらい、また冷温でも使えるようにしなければならない。２つ目は蓄電時間だ。現状ではフル充電に20時間かかる。既存の電気自動車の電池では早くて30分なのでさらにそれより早い時間で充電できる性能を目指している。宇根本講師は「錯体水素化物固体電解質開発を継続してこれらの問題に取り組む」と話した。