東京工業大学,東京大学,産業技術総合研究所,山形大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和４年１月７日

東京工業大学
東京大学
産業技術総合研究所
山形大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

全固体電池の性能を加熱処理で大幅に向上

～電気自動車用電池への応用に期待～

ポイント

東京工業大学 物質理工学院 応用化学系の小林 成 大学院生（博士後期課程３年）と一杉 太郎 教授は、東京大学のＥｌｖｉｓ Ｆ． Ａｒｇｕｅｌｌｅｓ（エルビス アルグエレス） 特任研究員と渡邉 聡 教授、産業技術総合研究所の白澤 徹郎 研究グループ付、山形大学の笠松 秀輔 助教らと共同で、全固体電池の固体電解質と電極が形成する界面の抵抗（界面抵抗）が、大気中の水蒸気によって大きく増加し、電池性能を低下させることを発見した。さらに、増大した界面抵抗は加熱処理することにより１０分の１以下に低減し、大気や水蒸気に全く曝露せずに作製した電池と同等の抵抗に改善できることを実証した。つまり、全固体電池の低下した性能を、加熱処理だけで大幅に向上させる技術を開発した。

高速な充電や高い安全性が期待される全固体電池は、リチウムイオン電池の代替に向けて活発な研究が展開されている。しかし、固体電解質と電極が接する界面における抵抗（界面抵抗）が大きく、充電に要する時間がリチウムイオン電池より長くなることが課題だった。

本研究では、全固体電池に用いる電極が大気中の水分に由来するプロトンの侵入によって著しく劣化し、電池性能の低下をもたらすことを明らかにした。しかし、加熱処理により、その低下した性能が大幅に改善することを見いだした。そのメカニズムは、Ｌｉイオンの移動を妨げるプロトンを除去することであると多面的な分析や計算によって明らかにした。

この成果は、全固体電池の実用化に向け、大きく貢献するものである。本研究成果は２０２２年１月６日（米国時間）に米国化学会誌「ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ」にＡｒｔｉｃｌｅとして掲載された。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業（ＣＲＥＳＴ）における研究課題「界面超空間制御による超高効率電子デバイスの創製」および日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業の支援を受けて行われた。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Drastic reduction of the solid electrolyte–electrode interface resistance via annealing in battery form”
ＤＯＩ：10.1021/acsami.1c17945

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Scientists Reduce All-solid-state Battery Resistance by Heating It”

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