特別重点技術領域

次世代蓄電池 Next Generation Batteries

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領域概要

 これまでに蓄積された蓄電池要素技術研究の成果を集約し、異分野からの様々な知見を取り入れて、実用化に向けた基礎・基盤研究を加速するためのプロジェクト研究を推進します。具体的には、次世代蓄電池の候補となる「全固体電池」、「正極不溶型リチウム-硫黄電池」、多価イオン電池等の「次々世代電池」といった新しい蓄電池の研究開発に加え、共通課題として「Li金属負極特別研究ユニット」と「評価・解析&共通材料技術」よりなる実用化加速推進チームを新設し、4チーム体制で推進します。各々の電池系について、活物質・電解質・セパレータなどの個別材料研究やメカニズムの解明、あるいは要素技術開発にとどまらず、蓄電池として最大のパフォーマンスが発揮できるよう、各チームの電池総合システム最適化グループを中心に、チームが一体となって研究を推進します。

ガバニングボード


成果

全固体電池の電池容量改善

 硫化物型の全固体電池では、目標のエネルギー密度を前倒しで達成し、技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究センター(LIBTEC)と連携して実用化に向けた研究を更に加速。

リチウム-硫黄電池のサイクル特性

 世界初の溶媒和イオン液体を用いて、長期サイクル評価で、800サイクル後500mAh/gを維持。

マグネシウム電池(次々世代電池)の作動

 電解液の工夫により、マグネシウム電池用の実用性に優れた電解液を開発。

実用化加速推進チーム

金村 聖志 首都大学東京 大学院都市環境学研究科 教授

実用化加速推進チーム 概要図

 ALCA-SPRINGで研究中の各電池系に共通の課題について、各チームのエキスパートが連携して取り組みます。
 Li金属負極特別研究ユニットでは、理論容量が大きいリチウム金属の安全性や自己放電の課題解決を目指します。また、評価・解析および共通材料技術については、蓄電池基盤プラットフォームに設置した最先端の設備等を駆使して、高度な分析・解析、電池組み立て支援、共通材料の供給などの共通課題を実施します。

全固体電池チーム

辰巳砂 昌弘 大阪府立大学 大学院工学研究科 教授

全固体電池チーム 概要図

 電解液を固体電解質に代えた全固体電池の実用化に向けた研究を行います。
 全固体電池は、可燃性の電解液を使用しないので、漏液の心配がなく安全性が高い電池と考えられており、自動車用電源などに期待されています。硫化物及び酸化物系無機固体電解質に適した界面構築、材料プロセス、電池設計などの要素技術を、「硫化物型全固体電池」と「酸化物型全固体電池」の2つのサブチームに分けて研究しており、前者は技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究センター(LIBTEC)と連携して実用化に向けた研究を更に加速しています。

正極不溶型リチウム-硫黄電池チーム

渡邉 正義 横浜国立大学 大学院工学研究院 教授

正極不溶型リチウム-硫黄電池チーム 概要図

 正極に資源制約がない硫黄、負極に金属Liやシリコン(ともに理論容量密度が大きい)、電解液にイオン液体を用いる高エネルギー密度の電池の実用化に向けた研究を行います。
 イオン液体の不揮発性・難燃性に加えて、異常溶解性を利用して硫黄正極の致命的欠点であった活物質溶出の問題を解決し、また正・負極のナノ構造の最適化によって充放電に伴う体積変化や絶縁性の問題を解決します。技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究センター(LIBTEC)と連携して実用化に向けた研究を更に加速します。

次々世代電池チーム

金村 聖志 首都大学東京 大学院都市環境学研究科 教授

次々世代電池チーム 概要図

 2価のイオンを移動イオンとするMg電池、理論エネルギー密度が大きい金属-空気電池、陰イオン(アニオン)を移動イオンとする電池など、幅広く次々世代電池の可能性に挑戦します。
 電気自動車や自然エネルギー利用で求められる電池の創製を目指し、これまでの電池研究にとらわれることなく、材料研究から電池研究を一貫して行い、既存電池の2~3倍の性能を有する新規なイオン移動を利用した電池の姿を明らかにします。

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