日本靜岡大學的守谷誠講師和東京工業大學的一杉太郎教授等人組成的研究團隊，開發出了可用於全固體電池電解質的有機分子晶體，全固體電池是有望用於純電動車（EV）等的新一代蓄電池。有機分子晶體的特點是，與以往的技術相比更容易在低溫下工作。有望用於冬季最低大氣溫度達到零下的寒冷地區行駛的汽車等。
全固體電池是作爲汽車和物聯網（IoT）設備使用的電池推進開發的新一代蓄電池，設置在正負極之間的電解質爲固體。普通鋰離子電池的電解質採用液體，但與空氣接觸後可能會起火。配備這種電池的EV發生事故時的安全存在課題，因此需要配備採用無起火風險的固態電解質的電池。
業界一直在研究採用玻璃等無機物或聚合體等有機物質材料的固態電解質開發。但由於材料比較堅硬，存在難以加工等缺點。需要一種既能實施高離子導電，又適合將材料模製爲電解質的技術，但此前發現的材料都很難實施實用化。
此次，研究團隊組合使用胺基鋰（LiFSA）和丁二腈（SN），開發出了名爲「分子晶體電解質」的固態電解質。分子晶體電解質透過充分調節鋰鹽與有機分子的組合及反應比，在晶體中有序排列了分子。可以用分子形成離子的通道，能提高導電率。
靜岡大學的守谷講師與東京工業大學的一杉教授的研究團隊開發的固態電解質晶體（圖片由研究團隊提供）
在常溫下，新開發電解質的導電率與此前開發的分子晶體電解質的最高值基本相同，但在零下20℃時，導電率達到以往開發品的100倍。在寒冷地區可以順利工作，有望作爲EV用全固體電池的材料使用。
製造程序也很簡單。據介紹，只需將LiFSA與SN混合並加熱後，再冷卻到室溫水平即可獲得單晶。再次加熱可恢復爲液態，而再次冷卻則又變成晶體。可以像液體那樣製作電池，電池投入使用時則作爲固體處理，是一種無論製造還是實際應用都很方便的電解質。
新開發的電解質單晶構造。 即使加熱液化，冷卻後能夠再次結晶（圖片由研究團隊提供）
今後計劃利用分子晶體的特性開發新的電解質。分子晶體即使加熱解凍，冷卻後也會再次結晶。因此，在電池組中，即使電極膨脹或收縮，也可能透過加熱使電解質液化來填充多餘的空間。另外，還有望開發出即使固態電解質在使用程序中出現裂紋等，也能透過施加大電流加熱液化，來使其自我開墾的電池。
日文：矢野攝士、《日經產業新聞》、2020年11月16日
中文：JST客觀日本編輯部
