全固体リチウムイオン電池のメリット・デメリット 比較解説

2020年年末の現在、コロナ禍の最中に、各国の産業再生は新たな目標を模索している。この1,2ヶ月を見ても、CO2削減の政策強化、EVなど自動車の電動化促進など、目新しくはないが待ったなしの課題が掲げられている。 　ターゲットは各国の電力インフラのCO2削減と、自動車の環境負荷削減である。後者は最終的には燃料電池車FCVへの転換ではあろうが、この10年はリチウムイオン電池が主役であり、その性能とコスト、何よりもその安全性 (発火事故) の解決である。 　この様な背景から、全固体リチウムイオン電池の開発と実用化は、最も期待されるアイテムとなった。この1年間でも、電子部品としての小型全固体電池は既に量産・販売が開始している。自動車用途で先行しているトヨタ自動車は最近の発表では、2025年を目処に全固体電池車の発売をアナウンスしている。 　本講演のテーマに関して、極めて断片的な情報はあふれているが、中長期の実用レベルを判断する定量的な、数値情報は乏しい。本セミナーでは副題に掲げたアイテムに関して、液系リチウムイオン電池の開発と製造・販売の経験を元に、全固体リチウムイオン電池の可能性も含めて紹介したい。

1. 固体電解質電池と液系リチウムイオン電池の比較
   1. リチウムイオン電池の構成と構造
   2. 電解質の特性 (イオン伝導度) と電気化学
   3. エネルギー特性、パワー特性とサイクル特性
   4. 正・負極と電解質界面の課題 (イオン移動界面の形成)
   5. 関連事項
2. リチウムイオン電池の安全性
   1. 電解液とガス化分解、発火・破裂
   2. 過充電と過放電
   3. 現在の安全性規制ほか
      • 電気用品安全法
      • UL
      • UN輸送基準
   4. 電池事故の経緯、民生用とEV等自動車
   5. 全固体リチウムイオン電池がクリアすべき安全性課題
   6. 硫化水素とフッ化水素のケミカル・ハザード
3. 全固体リチウムイオン電池の開発事例
   1. 研究開発レベル
   2. 小型全固体電池の商品化
   3. EVなど自動車分野
   4. 開発企業一覧、～2018、2019年〜2020年
4. 全固体リチウムイオン電池のコスト課題
   1. 液系リチウムイオン電池のコスト構成
   2. 全固体リチウムイオン電池のケース
      • セパレータレス
      • 電解液レス
   3. EV@2030年のリチウムイオン電池との対比
5. 全固体リチウムイオン電池における新たな材料市場
   1. 正・負極材
   2. バインダー
   3. イオン性液体
   4. 外装材 (電池容器) 円筒、角槽とラミネート (平板)
6. 全固体リチウムイオン電池の用途分野
   1. 医療機器など高度安全性システム
   2. 住宅用蓄電システム
   3. EV等電動自動車、発火事故率の推算
   4. その他
7. まとめ
   1. 二次電池のパラダイムシフト
   2. 電池製造プロセスの乾式化