全固体Li電池

セミナー概要 セミナーのテーマ 全固体リチウム電池の基礎と動作原理 全固体電池向け固体電解質の材料開発と課題 高容量負極材料の特性と全固体電池への応用 こんな方におすすめです 電気自動車や定置用電源の開発に携わっている技術者・研究者 全固体電池の研究開発に興味のある材料メーカー、電池メーカーの方 リチウムイオン電池の次世代技術に関心のある方 全固体リチウム電池・固体電解質材料の最新の研究動向 ～全固体電池全般の基礎知識、固体電解質の材料系毎の特色、高容量負極の充放電特性～ 電気自動車、定置用電源等への更なる応用に向けて リチウム電池の動作特性・課題、材料開発の研究動向を整理・解説 負極材料、高Li+伝導体、フッ化物系固体電解質、Li+/Na+混合固体電解質、、、、 全固体電池全般に関する基礎知識 固体電解質開発の最近の研究動向 現在知られている固体電解質の、材料系毎の特色 全固体電池における高容量負極の充放電特性 新しい固体電解質開発の現状 講師 名古屋工業大学 大学院工学研究科工学専攻 材料機能プログラム 准教授 博士（工学） 宮崎 怜雄奈 氏 セミナー趣旨、ポイント Li電池はエネルギー密度が高く、電気自動車や定置用電源への応用が期待されています。電気自動車ではエンジンに代わり、電池特性が自動車の性能や市場価格に直結します。例えば電池のエネルギー密度は自動車の航続距離を左右し、加速性能は高出力特性がカギとなります。他にも安全性を含め、優れた特性の蓄電池の開発が急務となっています。最も有望な蓄電池のひとつが全固体リチウム電池です。全固体電池では、高い安全性・信頼性だけでなく、固体電解質を用いることで初めて発現する、従来の電池では得られなかった様々な特性が期待されます。 本講演では、電池の基礎から電池材料に求められる特性を解説します。また、現在知られている固体電解質材料をいくつかご紹介いたします。更に、全固体電池における高容量電極材料の充放電挙動や、固体電解質材料の新たな設計指針など、私が現在取り組んでいる研究内容についても簡単に紹介いたします。 こんな方におすすめ ・全固体電池の研究開発を始めたばかりの方から、ある程度の経験を経た方。 ・全固体電池材料の最近の動向を把握したい方 ・全固体電池の材料開発を新たに始めようとお考えで、取り掛かりの情報収集をしたい方 ・会社独自の合成技術・材料をお持ちで、電池への応用をお考えの企業の方 ※上位以外のご担当者様も大歓迎です。 得られる知識 ・全固体電池全般に関する基礎知識 ・固体電解質開発の最近の研究動向 ・現在知られている固体電解質の、材料系毎の特色 ・全固体電池における高容量負極の充放電特性について ・新しい固体電解質開発の現状 プログラム 1．電池の基礎 リチウム電池などの化学電池がどのように動作するのか、そのメカニズムをなるべく数式を使わずに解説します。電池で良く使われる単位についても説明します。ニッカド電池やニッケル水素電池ではなく、リチウムイオン電池が広く使用されている理由や、現行のリチウムイオン電池の問題点について、電池の動作原理を踏まえながら解説していきます。次世代二次電池として期待されている全固体リチウム電池の特長や、全固体電池の実現するために克服しなければならない課題をまとめます。 1.1 電池の動作原理 1.2 現行のLi電池の課題 1.3 全固体Li電池の特長 1.4 全固体Li電池の課題 2．固体電解質材料 全固体電池を構築する上で不可欠な固体電解質（Li+伝導性固体）について解説します。固体中をLi+イオンが動くメカニズムを説明し、現状どのような材料でLi+伝導度が報告されているかを紹介します。材料系毎に課題を解説していきます。 2.1 固体中をイオンが動く 2.2 固体電解質に求められること 2.3 現在知られている高Li+伝導材料 2.4 現状の固体電解質の課題 3．負極材料 Liデンドライトによる問題を解決するために、Li金属単体ではなくLi合金負極の利用が考えられています。高容量かつ動作電位の低い負極材料について説明します。特にSiとSnについて、全固体電池における充放電特性について紹介します。 3.1 高容量合金負極材料 3.2 全固体Li電池における高容量負極の特性 3.3 Sn粉末を用いた全固体Li電池の特性 3.4 全固体電池におけるLi溶解析出挙動 4．フッ化物系固体電解質 Li+伝導度、電位窓、大気安定性、圧粉性を両立できる可能性のある、フッ化物系のLi+伝導体と全固体電池の特性を紹介します。Li+だけでなく、最近報告したNa+伝導性のフッ化物についても解説します。 4.1 Li3AlF6系材料のLi+伝導度 4.2 電池の充放電特性 4.3 Na3AlF6系材料を用いた全固体Na電池 5．Li+/Na+混合固体電解質 一般にLi+やNa+伝導体は複数のアルカリイオンが共存するとイオン伝導度が低下することが知られています。そのため現状の固体電解質はLi+/Na+化合物から合成されています。一方でNa化合物中にドープされたLi+が伝導する材料も知られています。Li+/Na+混合固体電解質の開発状況と、Li+伝導メカニズムについて解説します。新たな固体電解質開発のヒントになるかもしれません。 5.1 混合アルカリ効果 5.2 NaIをベースとしたLi+伝導体の開発状況 5.3 NaI-NaBH4-LiIを固体電解質としたLi電池の動作 5.4 NaI中のLi+伝導の構造的起源 質疑応答