全固体電池の性能評価を実現する「多層特殊セル」電中研が開発

電力中央研究所(電中研)は、次世代の定置用バッテリーである「酸化物系全固体電池」が抱える、詳細な電気化学特性評価の困難さを解決する「多層特殊セル」を開発したと5月30日に発表した。

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  (A)従来の全固体電池の模式図。(B)今回開発された多層特殊セルの模式図
  (出所:電中研ニュースリリースPDF)

同成果は、電中研 エネルギートランスフォーメーション研究本部の藤原優衣主任研究員、同・沓澤大主任研究員、同・小林剛上席研究員らの研究チームによるもの。詳細は、米国化学会が刊行するエネルギー変換と貯蔵に関する学際的な分野を扱う学術誌「ACS Applied Energy Materials」に掲載された。

太陽光や風力などの再生可能エネルギーの導入を拡大するには、発電量の不安定さを補う電力系統の安定化が不可欠。その実現において重要な役割を担うのがバッテリーだ。

定置用バッテリーは高い安全性が求められるため、近年注目されているのが、電解質や正負極の電極活物質にすべて固体酸化物を用いる「酸化物系全固体電池」(全固体電池)である。同電池は、大気安定性や酸化還元安定性に優れる酸化物の特性により、大気との反応による有毒ガス発生の心配がなく、高温での安定動作も可能であることから、高い安全性を実現できると考えられている。

全固体電池の実用化にはいくつかの課題があり、そのひとつが評価手法だ。全固体電池では、キャリアイオン伝導を円滑にするため、固体電解質と電極活物質を密着させる必要がある。しかし、酸化物は一般に硬く、酸化物同士の密着には高温焼結が不可欠であり、その結果、堅牢なペレット状の電池が生成される。

このような堅牢な構造のため、酸化物系全固体電池では、詳細な電気化学的評価に必要な参照極の導入や、特定の充電状態にあたる電池からの電極の取り出し、評価用電池の再組み立てなどが困難であり、詳しい電気化学特性評価が難しいという課題があった。