パイロクロア型酸化物系固体電解質のイオン伝導率が向上、全固体電池の実現に期待

パイロクロア型酸化物系固体電解質の開発

国立研究開発法人つき産業技術総合研究所（産総研）の研究チームが、パイロクロア型酸化物系固体電解質のイオン伝導率を向上させる技術の開発に成功しました。この新材料は、従来のリチウムイオン電池が使用している有機電解液に匹敵するイオン伝導率を持ち、安全性の高い次世代全固体電池の実現に向けた大きなステップとなります。

研究背景

近年、リチウムイオン電池（LIB）の発火事故が相次いでいることから、より安全な二次電池の開発が求められています。特に有機電解液から無機固体電解質に切り替えた全固体電池は、難燃性と耐熱性に優れ、次世代の電池として期待されています。しかし、従来の酸化物系固体電解質は、イオン伝導率が低いため、EVなどの大型電池には不向きでした。そこで新たに発見されたパイロクロア型固体電解質が注目されるようになりました。

研究の進展

研究チームは、通電焼結法を用いてパイロクロア型酸化物系固体電解質（Li1.25La0.58Nb2O6F）の緻密化に成功しました。この技術により、理論密度比98%を達成し、イオン伝導率が世界最高値の15 mS/cmにまで達しています。この成果は、酸化物系全固体電池の開発をさらに加速させるものと期待されています。

パイロクロア型固体電解質の特性

パイロクロア型固体電解質は、粒子間の隙間が少なく、リチウムイオンがスムーズに移動できる構造を持っています。これにより室温でのイオン伝導率が向上し、液系LIBに含まれる有機電解液に匹敵する性能を示しました。また、-100℃という極低温でも性能を維持できることが確認されており、極地や宇宙などでも使用が期待されます。