硫化物系固体電解質の基礎、材料設計・評価と全固体電池への応用と課題

次世代蓄電池の開発が進められる中、全固体型のリチウム電池が有望視されている。全固体リチウム電池は安全性、エネルギー密度に優れるデバイスとして位置付けられているが、その性能は固体電解質に強く依存する。 　本講座では、固体電解質材料の分類や、開発状況について説明した上で、特に高いイオン導電率を示す、Li10GeP2S12系硫化物電解質の開発状況および電池への適用例について紹介する。様々な電極を用いた全固体リチウム電池の性能や課題について、最新の動向を踏まえて講義する。

1. 電池とは
   1. 電気エネルギーの重要性
   2. 蓄電池の用途
   3. リチウム電池
   4. リチウム電池の反応原理
   5. リチウム電池の一例
   6. 注目されているリチウム電池の用途
   7. リチウム電池の特徴まとめ
2. 全固体リチウム電池の特徴
   1. 全固体リチウム電池の特徴
      • 安全性
      • 高エネルギー密度
      • 広い作動温度範囲
      • 注目度
   2. 全固体リチウム電池の現状
      • 電極例
      • 高性能化に向けて
        • 正極
        • セパレーター開発
        • 理論計算化学
      • サイクル安定性
      • 出力特性
   3. 全固体リチウム電池の特徴まとめ
3. 固体電解質の分類
   • 酸化物系材料
   • 硫化物系材料
   • その他の材料
   • リチウム系固体電解質の課題
4. LGPS固体電解質の特徴
   1. LGPS固体電解質の特徴
      • 相関係
      • 相関係2
      • 固溶域の存在
      • イオン導電機構
      • 特徴まとめ
   2. LGPS固体電解質の開発状況
      • Thio – LISICON
      • LGPSの多様性
      • 様々な報告
5. LGPS固体電解質の分類
   • カチオン置換系
   • Sn系
   • Si系
   • Sn、Si系
   • P系
   • アニオン置換系
   • アニオン置換系酸素
   • アニオン置換系塩素
   • アニオン置換系の特徴
   • 多様な物質群
   • まとめ
6. LGPS固体電解質を用いた電池
   1. 酸化物系電極を用いた電池
      • 4V級材料
      • 5V級材料
   2. 硫化物系材料を用いた電池
      • TiS2活物質
      • S活物質
        • 機械混合法
        • ポーラスカーボンの利用
   3. 金属Liを用いた電池
7. LGPS材料を用いた高性能電池
   • レート特性
   • サイクル特性
   • 作動温度範囲
   • 抵抗評価
   • まとめ
8. 総括
• 質疑応答