電池分野

活動拠点: 西門真地区

研究概要

現行のリチウム(Li)イオン電池に対し、電池容量の飛躍的向上、高い安全性の確保、更には新たな動作原理に基づく革新的電池技術の創出に取り組んでいます。電池を構成する正負極材料や電解質の設計技術、材料性能を予測する 計算科学・モデリング技術、実動作環境下での原子レベル解析技術など、多様な技術を有するメンバーが集まり、 革新的な電池創出を目指しています。

代表的な研究事例

次世代Liイオン電池

電気自動車の航続距離の飛躍的向上を目指し、高容量電池材料開発に取り組んでいます。

現行材料における吸蔵Li量の限界という課題解決に向け、電子状態制御やナノ界面制御などにより、リチウムイオンをより多く含有しても構造安定な新規正負極材料の創出を行っています。

また、有機材料の分子設計、合成技術によって高いイオン伝導性と安全性を両立した電解質開発にも取り組む事で、背反課題である「高容量」「安全性」を両立した高性能電池創出を目指しています。

次世代Liイオン電池材料の開発指針

全固体電池

さらなる安全化に向けては、電解質に固体を用いた全固体電池の開発に取り組んでいます。

全固体電池の実現には高イオン伝導度を示す固体電解質の開発が必須となっています。第一原理分子動力学計算により、Liイオンが動く領域を可視化し、モデルベースで結晶構造とLiイオン伝導経路を予測することで、良好な伝導性を示す新規固体電解質材料を短期間で見出しました。

また、高性能な全固体電池を実現するためには、新しいプロセス技術も求められ、新規材料創出と並行して開発を進めています。

計算科学により高イオン伝導度材料を見出す

新原理電池

モバイル・家電機器やウエアラブル機器に向けては高エネルギー密度・高出力の電池が求められます。また、太陽電池などの再生可能エネルギーの普及には、低コスト・大容量の二次電池が求められます。これらの用途に向けた次世代の新原理電池は、国内外の社外研究機関とのコラボレーションも活用し、開発を進めています。

例えば、Liイオンの2倍の電荷を運ぶMgイオンを用いて、高エネルギー密度で蓄電可能なMg電池の実現に取り組んでいます。現在、安定な酸化物であるリン酸窒化マグネシウム(MgPON)の材料開発により、高Mgイオン伝導度の実現に成功しました。

MgPONにより高イオン伝導度を実現[1]

私たちが目指す未来

革新的な二次電池の創出により、乗用車だけではなく大型車、トラック、果ては小型飛行機までを電動化させ、全てのモビリティから排出ガスをなくす、電池技術による「クリーンモビリティ社会」を実現します。また、人々をモバイル家電機器の短い作動時間、長い充電時間といったストレスから開放し、再生可能エネルギーと連携した低コスト・大型蓄電システムを実現することにより、ライフスタイルを変革していきます。

未踏の材料性能を目指して!