KISTが全個体電池用の新素材を開発

韓国の研究グループが全固体電池(All-Solid-State Battery)の固体電解質新素材の性能と量産性を向上させる技術を開発した。
26日、韓国科学技術研究院(KIST)によると、エネルギー材料研究チームのキム・ヒョンチョル博士の研究チームが、既存のバッテリーに使用される液体電解質と同等レベルのイオン伝導度を有する硫化物系超イオン伝導性材料を開発したという。
共に発表された新しい合成技術は、従来比工程時間を1/3以上短縮させることができるとされ、超イオン伝導性材料の実用化を早めることができるという。
現在、電気自動車とエネルギー貯蔵装置(ESS)用バッテリーは、液体電解質ベースのリチウムイオン電池を主に使用する。
だが電池の安全性の問題が度々浮上し、可燃性液体電解質を使用した既存のバッテリー構造を改善するための技術開発が進められていた。最近では、バッテリーの構成要素の両方を固体物質に代替した全固体電池技術が注目を集めている。
リチウムイオンが自由に移動できる液体電解質とは異なり、固体電解質は、リチウムイオンの移動が固体の格子内に拘束されており、イオン伝導度は液体電解質に比べ10分の1から1/100レベルであることから、全固体電池の技術開発で重要な核心技術となる。
KISTのキム・ヒョンチョル博士の研究チームはアジロダイト(argyrodite)と呼ばれる硫化結晶構造を活用し、スーパーイオン伝導性が実装されている固体電解質を開発した。
KIST研究者は、特定の原子の位置にハロゲン元素である塩素(Cl)を選択的に置換する技術を確保しとされ、八面体ケージを行き来するリチウムイオン経路を発現させることに成功したという。研究者が開発した新しい素材は常温で既存の液体電解質と同等のレベルである10.2mS / cmのイオン伝導度を確保した状態とされ、様々なバッテリー駆動条件で電気化学的安定性も維持したことを確認したという。
この技術が適用されると、スーパーイオン伝導性材料の量産性が良くなると考えられている。既存の工程は、数日以上の合成工程を必要とするのに対し、同研究は、ナノ結晶の核をリアルタイムで形成する高エネルギー工程と赤外線急速熱処理技術を組み合わせる簡単な合成法であるという。
KISTのキム・ヒョンチョル博士は「全個体電池は、日本をはじめとする外国の研究者がリードしている状況である。韓国の源泉技術で量産性のある高性能バッテリー素材技術を開発したことに意義がある」と説明した。
研究結果は、ナノテクノロジーの分野の著名な国際学術誌「Nano Letters 「(IF:12.279、JCRの分野上位5.743%)最新号に掲載されたとのこと。

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