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全固体電池: 液体を使わず,
セラミックスのみからなる蓄電池
自動運転(安全性・
利便性の向上,人材不足対策)
分散型大型電源
電気自動車社会
自然エネルギー発電
地産地消による
エネルギー高効率化
夜間電力供給,
出力変動対応
スマート社会
情報連携による
エネルギー有効活用
新しい価値の
創造への挑戦
既存Li-ion電池を超える
高性能蓄電池開発が鍵
容量
出力
安全性
価格
正極(+)負極(—) 電解質
Li+
全固体化の主なメリット
• 高信頼性(不燃性)
• 積層化によるエネルギー密度
(体積あたりの容量)向上
• 広い温度領域で動作
• 大型から超小型まで
全固体電池現象解析と材料開発 物質理工学院 平山 雅章
低環境負荷社会や新価値創造への貢献を目指した全固体電池研究
Tokyo Tech Tokyo Tech
Tokyo Tech
2
研究のアプローチと主な成果
③ 未来型全固体蓄電デバイスへの展開
① 全固体電池を構成する固体電解質材料,電極材料を新たに創り出す
② 固体間の電気化学現象を
構造解析から理解し制御する
温度
イオン
導電性
Li10GeP2S12
既存
電解液他の固体電解質
硫化物固体電解質LGPSの発見
• 最高のリチウム導電率
Li-ion電池に対する優位性実証
• 優れた出力特性
• -30℃から100℃まで安定動作
様々なレベル
の構造を実測
- 物質
- 複合体
- 界面
Nature Mater., 10 (2011) 682
Nature Energy, 1 (2016) 16030
大容量,高速充電,
長寿命に向けた材料設計
J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 15268
Chem. Mater., 2016, 28, 2634
光エネルギーを利用した
蓄電現象の開拓
環境発電型の
小型蓄電デバイス
Tokyo Tech Tokyo Tech
Tokyo Tech
3
① 開発した新材料の大量合成プロセス開発,実プロセスでの材料評価
産:合成設備・プロセスの検討,学:相生成図を基にした条件提案
② 全固体電池の標準的評価手法,界面現象の高度解析による理解と制御
産:実用系での評価,課題共有,学:手法提供,現象解明
③ 全固体電池の用途開発
産:各用途向けの評価,課題共有,学:各用途に適した材料開発
保有技術と連携可能性
2019.10-
物質・材料開発 構造解析 電気化学評価
https://www.titech.ac.jp/news/pdf/news_18806_1_ja.pdf
キーワード: マルチスケール(µm〜nm),準安定状態,時間変化
無機材料合成
- 硫化物, 酸化物
- 粉末,薄膜
- 混合(複合体)
物質,複合体,界面
放射光,中性子
大気非暴露測定
全固体電池(電解質)
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  • 1. Tokyo Tech Tokyo Tech Tokyo Tech 1 全固体電池: 液体を使わず, セラミックスのみからなる蓄電池 自動運転(安全性・ 利便性の向上,人材不足対策) 分散型大型電源 電気自動車社会 自然エネルギー発電 地産地消による エネルギー高効率化 夜間電力供給, 出力変動対応 スマート社会 情報連携による エネルギー有効活用 新しい価値の 創造への挑戦 既存Li-ion電池を超える 高性能蓄電池開発が鍵 容量 出力 安全性 価格 正極(+)負極(—) 電解質 Li+ 全固体化の主なメリット • 高信頼性(不燃性) • 積層化によるエネルギー密度 (体積あたりの容量)向上 • 広い温度領域で動作 • 大型から超小型まで 全固体電池現象解析と材料開発 物質理工学院 平山 雅章 低環境負荷社会や新価値創造への貢献を目指した全固体電池研究
  • 2. Tokyo Tech Tokyo Tech Tokyo Tech 2 研究のアプローチと主な成果 ③ 未来型全固体蓄電デバイスへの展開 ① 全固体電池を構成する固体電解質材料,電極材料を新たに創り出す ② 固体間の電気化学現象を 構造解析から理解し制御する 温度 イオン 導電性 Li10GeP2S12 既存 電解液他の固体電解質 硫化物固体電解質LGPSの発見 • 最高のリチウム導電率 Li-ion電池に対する優位性実証 • 優れた出力特性 • -30℃から100℃まで安定動作 様々なレベル の構造を実測 - 物質 - 複合体 - 界面 Nature Mater., 10 (2011) 682 Nature Energy, 1 (2016) 16030 大容量,高速充電, 長寿命に向けた材料設計 J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 15268 Chem. Mater., 2016, 28, 2634 光エネルギーを利用した 蓄電現象の開拓 環境発電型の 小型蓄電デバイス
  • 3. Tokyo Tech Tokyo Tech Tokyo Tech 3 ① 開発した新材料の大量合成プロセス開発,実プロセスでの材料評価 産:合成設備・プロセスの検討,学:相生成図を基にした条件提案 ② 全固体電池の標準的評価手法,界面現象の高度解析による理解と制御 産:実用系での評価,課題共有,学:手法提供,現象解明 ③ 全固体電池の用途開発 産:各用途向けの評価,課題共有,学:各用途に適した材料開発 保有技術と連携可能性 2019.10- 物質・材料開発 構造解析 電気化学評価 https://www.titech.ac.jp/news/pdf/news_18806_1_ja.pdf キーワード: マルチスケール(µm〜nm),準安定状態,時間変化 無機材料合成 - 硫化物, 酸化物 - 粉末,薄膜 - 混合(複合体) 物質,複合体,界面 放射光,中性子 大気非暴露測定 全固体電池(電解質) Li-ion電池 インピーダンス解析