研究課題名

目的指向型材料科学による全固体電池技術の創出

幹事機関、領域統括(所属)

東京工業大学　菅野　了次（科学技術創成研究院　特命教授）

めざす未来

情報化社会が進展してスマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末が日常生活に不可欠なものになり、また電気自動車（ＥＶ）への パラダイムシフトがグローバルに加速しています。これらには現在、液体の電解質を持つリチウムイオン電池などが利用されていますが、 その性能向上は限界に近づいており、革新的な次世代電池の開発が期待されています。次世代電池として様々な電池が開発されていますが、最も有望視されているのが電解質に固体を用いた全固体リチウムイオン電池です。全固体電池は、重量および体積あたりのエネルギー密度が高く、耐熱性が高く、コストダウンが見込めるからです。地球温暖化の抑制、CO2削減は急務であることから、世界的にEV化の潮流が加速していますが、全固体電池はEV化の実現に大きく貢献できると期待できます。また、全固体電池は蓄電技術の革新にも貢献し、電力は貯蔵し難いという課題の解決も期待できます。本プロジェクトは持続可能な社会に不可欠な全固体電池の実用化を目指します。

ここがすごい

菅野教授は2011年にリチウム超イオン伝導体のLGPS（リチウム・ゲルマニウム・リン・硫黄で構成される材料）物質系を創成し、2016年にはその派生の固体電解質材料を発見しました。2017年には、安価かつ汎用的なスズとケイ素を組み合わせた固体電解質材料を創出するなど固体電解質の研究をリードしており、多数の重要基本特許を保有しています。
本プロジェクトでは、これまでに培われた技術、知見を活かして、固体電解質のイオン伝導率や安定性向上のための材料開発を進めるとともに、高出力・長寿命化を図るために、原子レベルで電気化学界面を解析し、物質合成へフィードバックするなど、基礎研究を深めています。物質評価には、通常の焼成法に加えて、高圧合成、薄膜合成方などの手法でいろいろなパラメータを変化させるほか、マテリアルズ・インフォマティクスでのアプローチを実施しています。

全固体電池の実用化に向けて、本プロジェクトではその共通基盤技術の研究開発に取り組みます。