全固体フッ化物イオン電池の実現に向けた新たな発見とその影響

全固体フッ化物イオン電池の実現に向けた新たな発見

近年、カーボンニュートラルを実現するための取り組みが進められる中で、リチウムイオン電池に代わる次世代の蓄電池として期待されているのが「全固体フッ化物イオン電池」です。追手門学院大学理工学部の高見剛教授の研究チームは、九州大学と高エネルギー加速器研究機構と共同で、フッ化物イオンの伝導性を視覚的に向上させる新たな材料を開発しました。この研究成果は、米国化学会の学術誌『Chemistry of Materials』に2024年9月に発表されました。

研究の背景と意義

この全固体フッ化物イオン電池は、フッ化物イオンが固体電解質を介して電極間を移動することで充放電を行います。リチウムイオン電池とは異なり、1度に複数の電子が反応に関与するため、高いエネルギー密度と安定性を持つとされています。しかし、現時点での課題として、室温での高いフッ化物イオンの伝導率を持つ材料の開発が求められました。これに対し、研究チームは独自の戦略を用いることにより、この課題を解決するための糸口を見出しました。

新たなフッ化物イオン伝導体の開発

研究チームは、アニオン副格子の回転機構を用いた新しいフッ化物イオン伝導体の合成に成功しました。具体的には、フッ化物イオンを効果的に伝導させるために、フッ素を含む特定の化合物を新たに合成し、その構造を調整することにより、フッ化物イオンの移動経路を改善しました。この成果によって、既存のフッ化物イオン伝導率と同等の性能を有する新たな材料が生成されました。