酸化物系全固体電池の界面制御とイオン伝導性向上

第1部 酸化物系固体電解質の開発動向と実用化への課題

(2018年2月7日 10:30〜12:10)

　リチウムイオン電池の全固体化は、これまで携帯機器の電源として普及してきたリチウムイオン電池の信頼性を大幅に向上させ、車載用・定置用への道を開くものと期待されている。硫化物系固体電解質電池では現行リチウムイオン電池に匹敵するエネルギー密度、出力密度を見通すことのできる材料系が開発され、化学的に安定で取り扱いの容易な酸化物系固体電解質の使用に対する期待が高まっているが、現状の電池性能は硫化物系に遠く及ばない。 　本講では、酸化物系固体電解質を使用して全固体電池を作製する際の問題点ならびにその解決に向けた取り組みを紹介する。

1. リチウムイオン電池の全固体化
   1. リチウムイオン電池の課題
   2. 全固体化への期待
2. 酸化物系固体電解質
   1. 固体電解質開発の経緯
   2. 硫化物系固体電解質と酸化物系固体電解質
3. 酸化物系固体電解質電池
   1. 薄膜電池
   2. バルク型電池
4. 酸化物型全固体電池実現へのアプローチ
   1. 計算科学への期待
   2. 単結晶薄膜を用いた界面イオン輸送の基礎研究
• 質疑応答

第2部 酸化物系固体電解質LLTOの特性と高性能化

(2018年2月7日 13:00〜14:40)

　次世代リチウムイオン電池と目されている全固体電池・Li空気二次電池に使用されるであろう固体電解質には、ガラス系・酸化物系・硫化物系など、いくつかの候補物質が開発のしのぎを削っている。 　本講演では、酸化物系の候補材料の一つであるLLTOの高性能化に関して理解が深まるとともに、それ以外の材料の知識、市場動向、原料供給などに関する情報にも言及する。

1. 車載用LLTO (全固体電池) の市場
   1. 固体電解質の分類
   2. 主な全固体電池の開発メーカーの概要
   3. ロードマップ
   4. 市場規模
2. 東邦チタニウムのLIB材料開発の取り組み
   1. LIB用チタン酸化合物開発の経緯
3. LLTOの紹介
   1. ぺロブスカイト型リチウムイオン伝導性酸化物
   2. リチウムイオン伝導のメカニズム
   3. 製造プロセス
   4. リチウムイオン伝導度の評価
   5. 機械的特性
   6. LLTOを用いた金属リチウム空気二次電池
   7. モーター駆動による空気電池のデモンストレーション
4. 資源
   1. Li資源
   2. Ti資源
• 質疑応答

第3部 酸化物系バルク型全固体電池作製に向けた粉体焼結による固固界面形成

(2018年2月7日 14:50〜16:30)

　リチウムイオン電池に用いられる有機電解液を酸化物固体電解質に置き換えたバルク型全固体電池が実現できれば、安全性の飛躍的な向上が期待できる。しかし、電池として作動するためには、置き換えた酸化物固体電解質の粉体同士の固固界面や電極活物質との固固界面を焼結する必要があり、その際に大きな課題を抱えている。 　本講座では、材料選択・焼結プロセスそれぞれのアプローチから固固界面を形成した酸化物系バルク型全固体電池の実例を紹介する。

1. 酸化物系バルク型全固体電池の開発動向
   1. 酸化物系バルク型全固体電池への期待と課題
   2. 粉体を用いて固固界面形成した固体電池の研究例
   3. 全固体電池作製に向けた粉体焼結による固固界面形成の方法
2. 低温焼結可能な酸化物固体電解質を用いた固固界面形成
   1. 酸化物固体電解質の焼結とイオン伝導性
   2. Li2CO3 – Li3BO3系固体電解質を用いた固体電池
   3. LISICON型固体電解質を用いた固体電池
3. 高イオン伝導性酸化物固体電解質の低温緻密化による固固界面形成
   1. 加圧焼成による酸化物の低温緻密化
   2. 低温緻密化によるNASICON型固体電解質を用いた固体電池
4. まとめ、今後の展望
• 質疑応答