新機能材料展2018、三井金属のブースには様々な金属系のマテリアルがブースに並べられていた。その中でも興味を引かれたのが、電池材料。それも全固体電池の電解質だ。
同社が開発したのは、アルジロダイト型硫化物固体電解質というもので、硫黄を使ってはいるがトヨタが開発中の全固体電池に使われているものとは異なるらしい。
現在、全固体電池は自動車メーカーやバッテリーメーカーが開発競争しているが、考えてみれば電解質や電極などは素材メーカーから調達するもの。つまり、開発には素材メーカーの技術力も大きく影響しているのである。
実際、全固体電池はどこまで実用化に近付いているのか。メーカーによって見解は異なるだけに、素材メーカーである三井金属の見通しを説明員に聞いてみた。すると、すでに単相であれば、かなりのレベルまで完成しているのだと言う。展示されているセルで十分な性能を発揮できているそうだ。
「現在高性能電池として使われているLiB（リチウムイオンバッテリー）は、定格で3.7Vの電圧を発生していますが、さらに性能を高めようと電圧を上げていくと4.2Vを超えると電解質が分解してしまうんです。その点、全固体電池は4.5V以上の電圧を発生させることができるので、更なる性能向上が期待できます」
ただEV用としてたくさんのセルを重ねた際の性能には、まだ課題が残っているそうだ。このあたりは品質精度やバッテリーマネージメントシステムの開発でも解決が期待できそうな部分ではある。
「以前は非常に高い圧力で押し固めないと製造できなかったものが、今では従来のLiBと同じ圧力で作れるほど生産性も改善されています」と言うから、実用化に向けて着実に進んでいることが伝わってくる。
ところで、筆者は以前から疑問に思っていたことがあった。リチウムイオン電池はリチウムイオン自体が電極間を移動することで電流が発生する。全固体電池のこの粉末では、どのように電流が発生するのか、今一つイメージできなかったのだ。それを説明員に尋ねてみると分かりやすく解説してくれた。
「全固体電池でもリチウムイオンが移動するのは同じです。ただ自由に動き回るのではなく、隣の分子に移動するというレベル。次々に移動しあうことで電流を発生させる仕組みです」。
押し固めた粉体の間を移動するリチウムイオン……。ちょっと想像が難しいが、ゲームチェンジャーとも言われる新世代の高性能電池は、従来の常識を超えた領域に踏み込んでいることはハッキリと認識できた。
