24 11月 2018

【論文紹介】Atomically Well-Ordered Structure at Solid Electrolyte and Electrode Interface Reduces the Interfacial Resistance

出典:https://pubs.acs.org/

ACS Appl. Mater. Interfaces, Article ASAP;DOI: 10.1021/acsami.8b08926
・産総研のプレスリリース”産総研:全固体電池実現のネックを解明”の元論文。
・東京工業大学 物質理工学院の一杉太郎教授、日本工業大学の白木將教授、産業技術総合研究所物質計測標準研究部門の白澤徹郎主任研究員らの研究グループは、全固体電池で極めて低い界面抵抗を実現し、その鍵が電極表面の規則的な原子配列であることを発見した。
・これまで、活物質/固体電解質の界面抵抗が高くなる原因は未解明であり、低減のための明確な指針はなかった。
・本研究では薄膜作製と真空の技術を活用して、正極材料コバルト酸リチウム(LiCoO2)と固体電解質リン酸リチウム(Li3PO4)との界面を作製し、非破壊で測定できる表面X線回折を用いて界面構造を精密に調べた。
・その結果、高い抵抗を示す界面では結晶の周期性が乱れているのに対して、低い抵抗を示す界面は原子が規則的に配列していることを明らかにした。
<プレスリリース>https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2018/pr20181123/pr20181123.html
<元論文>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b08926

<X’s EYE>
◯解説:
この論文に限らず、電池の原理解明で原子レベルに着目することがある。電池自体の性能向上に役に立つ場合と学術的な興味で終わる場合がある。この論文は、


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10 9月 2018

【ニュース】ダイソンは本当にクルマを作るのか EV研究施設公開 独占取材 – carview!

・ダイソンの公道車プロジェクトは順調に量産段階に近づいており、今回はイギリス、ウィルトシャー州ヒュラヴィントン空軍跡地に確保された試験場が公開された。
・ダイソンの自動車開発チームはヒュラヴィントン空軍跡で、最先端の施設を用いて開発を進めており、投じられる資金は総額5億5000万ポンド(793億円)に上る見込み。
・EVプロジェクトは3年以上をかけ、3モデルの開発を続けている。ひとつ目は1万台以下の少量生産モデルとなる。
・ダイソンは全固体電池技術の使用を目指している。従来のリチウムイオン電池よりも高密度なセルを用いて、より高速でより多く蓄電できる技術で、ふたつ目のモデルの登場と合わせて2020年ごろまでに市場に投入する可能性が高い・・・
<元記事>https://carview.yahoo.co.jp/news/newmodel/20180908-10340647-carview/?mode=short

<X’s EYE(X氏コメント)>
ビジネス:
ダイソンのEV事業に対するビジネスモデルがいまいち見えてこない。 Read More

04 9月 2018

【論文紹介】Quantitative Operando Visualization of Electrochemical Reactions and Li Ions in All-Solid-State Batteries by STEM-EELS with Hyperspectral Image Analyses

出典:https://pubs.acs.org/

Nano Letters, Articles ASAP; 10.1021/acs.nanolett.8b02587
・パナソニックらのプレスリリース”次世代電池内部のリチウムイオンの動きを充放電中に可視化する技術を開発”の元論文。
・走査型透過電子顕微鏡内で全固体リチウムイオン電池を充放電させ、電子エネルギー損失分光法と高度画像解析技術(多変量解析技術)を駆使し、LiCoO2正極内におけるLiイオンの2次元分布を、同一領域で、かつ、定量的に可視化。
・この観察により、LiCoO2正極内では、Liが不均一に分布しており、充放電中のLiイオンの動きにも影響を及ぼしていることが明らかになったた。
・また、固体電解質に近い界面近傍ではLiイオンの濃度が低くなっており、Co3O4が多く混在していることがわかった。
<元論文>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02587
<プレスリリース>https://www.sankei.com/economy/news/180903/prl1809030225-n1.html

<X’s EYE(X氏コメント)>

研究:
全固体電池に期待されている性能の一つが電池の抵抗が小さいことである。 Read More

01 9月 2018

【ニュース】全固体電池へのSi負極の適用、NIMSが道筋示す | 日経 xTECH(クロステック)

・NIMSが5月に発表した”全固体電池向けシリコン負極の高安定動作に成功”のプレスリリースに関する解説記事。
・無機固体電解質を用いて容量減少を抑制し、ナノ構造(具体的には、アモルファス・シリコンを母材とし、そこへナノ多孔構造を導入したシリコン負極膜)化した負極を用いることで機械的な破壊を抑制。
<元記事(有料記事)>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/00916/
<元論文>https://www.nature.com/articles/s42004-018-0026-y

<X’s EYE(X氏コメント)>

ビジネス:
市場価値としては自動車用途や民生用では採用は難しい。 Read More

22 8月 2018

【論文紹介】Monolithic All-Phosphate Solid-State Lithium-Ion Battery with Improved Interfacial Compatibility

出典:https://pubs.acs.org/

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (26), pp 22264–22277;DOI: 10.1021/acsami.8b05902
・全固体電池の界面抵抗の低減を目的に、電解質、正極、負極の全ての材料をリン酸系の化合物にした。
・具体的には、高密度に焼結した Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固体電解質に、スクリーン印刷によって LiTi2(PO4)3負極と、Li3V2(PO4)3正極を賦与した。
・これらの材料は機械的安定性、電気化学安定性の相性により選択されており、正負極それぞれの酸化還元電位は固体電解質の電位窓とほぼ一致する。
・この全固体電池は、120Wh/kgのエネルギー密度で、0.39Cで500サイクル後に84%の容量を維持した。
・さらに、リン酸塩系化合物の酸素感受性が低いため、大気中でオペレーション可能である。
<元記事>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b05902

12 8月 2018

【ニュース】ハイNiやSi、高電圧化を模索〜トヨタの全固体電池Part3 高性能・低コスト化への挑戦〜 | 日経 xTECH(クロステック)

・2030年に向けてEV用電池の高性能化と低コスト化は、どう進むのか─。基本的には、全固体電池の実用化を図りつつ、全固体電池が大量生産できるようになるまでは、既存のLIBのさらなる高エネルギー密度化と低コスト化を推進していくことになりそうだ。
・Part3では、LIBと全固体電池の高性能・低コスト化、中でも高エネルギー密度化に向けた取り組みを中心に紹介する・・・(有料会員向け記事)
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/mag/at/18/00028/00005/

08 8月 2018

【ニュース】5V級全固体電池に光明、真空プロセスで界面抵抗値を低減 | 日経 xTECH(クロステック)

・東京工業大学 、東北大学、日本工業大学で構成する研究グループは2018年8月6日、5V級かつコバルト(Co)フリーの正極材料を用いた全固体Liイオン2次電池(LIB)で、非常に低い界面抵抗値と超高速充放電を確認したと発表した。
・IoT端末、ICカードなどの小型または薄い端末向け電池に限定すれば、5V級材料の課題解決の可能性が見えてきたといえる。
・この全固体電池セルの構成は、正極材料にLiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)、固体電解質にリン酸リチウム(Li3PO4)、負極材料に金属Liを用いている。
・このうち、LNMO層は、LaNiO3/Nb:SrTiO3(001)という基板上に超高真空プロセスでエピタキシャル成長させたとする。
・LNMO層の厚みは60nmと薄い。Li3PO4の層は550nm、金属Li層は500nmである。セルの寸法は負極層の直径が0.5mm、LMNOの直径が0.9mmと小さい。
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/00848/
<元論文>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b08506

07 8月 2018

【ニュース】[特報]トヨタの全固体電池、実用化に道開く基盤技術が明らかに | 日経 xTECH(クロステック)

・トヨタ自動車が2020年代前半に実用化を狙う全固体電池――。その骨格が、日経 xTECH/日経Automotiveの取材で明らかになった。
・基盤となるのは、全固体電池のセルの内部抵抗を下げる技術。
・それにより、出力密度が低く、電気自動車(EV)用途しては実用化が厳しいとみられていた全固体電池の実用化への道を開いた・・・
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/00830/?n_cid=nbpnxt_mled_dm

19 7月 2018

【ニュース】“半分固体”で革新的電池に挑む米ベンチャー、謎の1億ドルスタートアップも | 日経 xTECH(クロステック)

出典:https://tech.nikkeibp.co.jp/

・米ベンチャーが開発する次世代電池技術の中には、これまでの全固体電池の課題を大きく解決する固体電解質や、驚くほど高いエネルギー密度を実現し、しかも量産間近かのセルがある。
・米Ionic Materialsが開発した固体電解質向けドライポリマーは、室温でも1.3mS/cmと液体電解質並みの高いイオン伝導率を示す。難燃性であるため、切ったり曲げたり、銃弾を撃ち込んだりしても発火しない。
・米SolidEnergy Systemsは、金属リチウムを用いて重量エネルギー密度450Wh/kg、体積エネルギー密度1200Wh/Lと極めて高い性能のセル「semi-solid lithium metal cell」を2017年に開発した。
・PolyPlus Batteryは、イオン伝導性の高いガラスで金属Li負極を被膜する技術を開発中。
・24M Technologiesは、正負極層をそれぞれ従来の5倍以上に厚くして、製造プロセスの大幅な簡素化と低コスト化を狙ったLiイオン2次電池が「Semisolid Lithium-ion」を開発し、既に量産準備も整い、“顧客待ち”状態。
・Volkswagen(VW)が約110億円(約1億ドル)を出資した米QuantumScapeは、「All Electron Battery(AEB、全電子電池)」という全固体版電気2重層キャパシターの一種を主要開発技術の1つとしているが、最近の特許は、酸化物系材料やポリマー材料を電解質として用いたセルの製造プロセスについてのものが多い。既に、AEBを諦めて現実路線に転向した可能性もありそう。
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/mag/ne/18/00025/00003/

06 7月 2018

【ニュース】次世代全固体電池開発で文科と経産が連携、JSTプロジェクトの一部成果をNEDOに移管 | 日経 xTECH(クロステック)

・文部科学省傘下の科学技術振興機構(JST)は2018年7月3日、2010年にスタートした次世代蓄電池の基盤研究成果の一部が、経済産業省の管轄する新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が2018年6月から5年計画で始めた全固体蓄電池開発プロジェクトに引き継がれたと公表。
・今回、移管対象になった研究は、大阪府立大学の辰巳砂昌弘教授がチームリーダーを務めた「無機固体電界質を用いた全固体リチウム2次電池の創出」プロジェクトの成果など。
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/news/18/01852/