全固体リチウムイオン電池技術の研究開発動向

第1部 液相法による硫化物系固体電解質の合成、電極複合体の作製と研究動向

(2021年8月25日 13:00〜14:15)

　全固体リチウム二次電池は高い安全性、広い温度範囲での動作や超高速充放電が可能などのメリットを有するため、車載用途等への実用化が期待されています。実用化には材料開発のみならず、電極複合体の設計、材料合成・複合体作製・電池製造プロセスなど様々な点でブレイクスルーが求められています。 　本セミナーでは、最近全固体電池の研究開発に興味を持ち始めた方や研究を開始したばかりの方を主な対象として、全固体電池の基礎から固体電解質・電極複合体の液相合成、電気化学的解析手法について概説します。

1. 全固体リチウム二次電池の考え方
   1. リチウムイオン二次電池の基礎
   2. 全固体リチウム二次電池の構造と特徴
2. 硫化物系固体電解質の研究開発
   1. 硫化物系固体電解質の種類と考え方
   2. 固相反応法の特徴
   3. 液相加振法の特徴と考え方
   4. イオン交換法の特徴と考え方
   5. 研究動向と今後の展開
3. 電極複合体の研究開発
   1. 電極活物質の種類と考え方
   2. 従来の複合化手法の種類
   3. 液相複合化の特徴と考え方
   4. 研究動向と今後の展開
• 質疑応答

第2部 微構造制御された正極活物質粒子の合成と全固体電池用コンポジット正極の作製

(2021年8月25日 14:20〜15:35)

　リチウムイオン二次電池の性能は用いられる電極活物質の粒子径やその分布、形状等に左右される。そのため様々な合成方法が提案されているものの、コストや環境面の観点から依然として焼成プロセスが主に用いられている。 　本セミナーでは粉砕機を活用した低環境負荷な非加熱メカノケミカルプロセス、合成温度が低温化された水蒸気固相反応プロセスによる正極活物質粒子の合成について紹介する。また実用化が強く期待されているバルク型全固体電池において、活物質と固体電解質が均質に分散・造粒されたコンポジット正極粒子の作製についても紹介する。

1. リチウムイオン二次電池の正極材料と粒子設計
   1. 正極材料の種類
   2. 微構造制御の重要性
   3. 正極粒子の合成手法
2. メカノケミカルプロセスによる正極粒子の非加熱合成
   1. 合成手法と原理
   2. 非加熱合成と造粒化
   3. 正極造粒体の多孔質化
   4. 傾斜組成正極粒子の作製
3. 水蒸気固相反応プロセスによる正極粒子の合成
   1. プロセス概要
   2. スピネル系正極粒子の合成
   3. 粒成長による微構造制御
4. 全固体電池用コンポジット正極粒子の作製
   1. バルク型全固体電池の電極構造
   2. コンポジット正極粒子の作製と評価
   3. 固体電解質超微粒子の作製
• 質疑応答

第3部 高容量シート形全固体リチウムイオン電池作製プロセス開発に向けた要素技術研究

(2021年8月25日 15:45〜17:00)

　実用化が近いと期待されている全固体電池の生産方式は未だ確定されていない。これまでのリチウムイオン電池は湿式塗工法が用いられており、これをそのまま全固体電池の製造に適用した場合、塗工の際に必要な樹脂バインダーにより伝導性が低下し、高い電池性能は得られない。 　本セミナーでは、湿式塗工法での製造をベースとして、電解質や電極シート作製時はバインダーを用い、全固体電池を組んだ後はバインダーを除去することで、バインダーによる界面抵抗の増加を抑制したシート型全固体電池を製造する手法を開発したので紹介する。

1. 全固体電池作製プロセス
   1. ペレット型セル
   2. シート型セル
2. スラリー用バインダー、溶媒の探索
   1. 電解質との組み合わせ
   2. 電解質からバインダー除去の効果
3. 正極複合体シート
   1. 正極活物質、被覆、複合化
   2. 正極ハーフセル作製とバインダー除去効果
4. 負極複合体シート
   1. 負極活物質、複合化
   2. 銅集電箔への影響
   3. 負極ハーフセルからのバインダー除去効果
5. フルセルシート
   1. フルセルの作製とバインダー除去効果
6. その他
• 質疑応答