「全固態電池」作爲應用於純電動車（EV）等領域的新一代電池，其研發正如火如荼地進行。讓離子往來的電解質由原來的液體更換爲固體材料，從而提高了安全。此前先行研發的是硫化物類材料，最近氧化物類材料開始引人注目。對此，記者就氧化物類全固態電池的研究動向，採訪了日本的物質與材料研究機構（NIMS）能源與生態材料研究基地的基地長高田和典。
物質與材料研究機構（NIMS）能源與生態材料研究基地的基地長高田和典
——全固態電池的優點是什麼？
高田：由於不使用易燃的電解液，安全得以提升。還有利於簡化安全裝置，實施高能量密度。電解質不易分解也是其優點，可實施高電壓、大容量、長壽命等特點。全固態電池可謂是支撐需要長時間使用大容量電池的EV的技術。
汽車企業認爲僅靠現有的鋰離子電池無法滿足未來的需求，所以正在盡全力開發全固態電池。目前的狀態是使用硫化物類電解質的全固態電池類型在實際應用中先行一步。
——硫化物類和氧化物類兩種全固態電池有哪些不同特徵？
高田：硫化物類全固態電池具有離子容易透過等優點，但缺點是不穩定。還必須注意如果與大氣中的水分反應會產生有害硫化氫的問題。氧化物類產品則沒有這些顧慮，在保證安全的同時也容易製造，成本也比硫化物類產品低。很多企業都認爲若要用於廣泛用途非氧化物類電池不可。
由於耐熱性強化，能量密度容易提高也是氧化物類全固態電池的一大優點。可簡化抑制電池發熱的冷卻裝置，甚至有可能不需要冷卻部件。從電池整體來看，由於尺寸減小，在同樣的空間内可裝填更大容量的電池。在EV上搭如果能夠載氧化物類大型電池，則會增加續航距離。
——氧化物類全固態電池實際應用起來面臨哪些課題？
高田：目前其研發還停留在小型晶片型電池上，技術方面還存在較多課題。尤其棘手的是電極和電解質界面的控制。硫化物較軟，而氧化物較硬。打個比喻的話二者相當於黏土和陶瓷，硫化物容易與電極接合，而氧化物較難。如果爲改善特性而高溫燒結電解質，就會發生電解質與電極反應產生雜質的問題。
——目前已起動產學合作的研究基地。
高田：以NIMS爲中心，共有10家企業參與並建立了「全固態電池材料開放平台」。將在關鍵的界面解析技術的研發、利用資訊科技提高材料研發效率的材料資訊學等方面展開合作。
要想實施氧化物類全固態電池的實際應用，關鍵技術的突破不可或缺，所以我們呼籲集結日本的精英力量解決能合作的課題。這種合作不僅僅停留在關鍵技術的研發上，希望一直能延續到實際製造出電池來。
從提供創新的土壤開始
硫化物類固態電解質的兩項突破開啟了實用化的大門。
NIMS呼籲產學合作研發全固態電池
第一項突破是2006年NIMS基地長高田的科研團隊所研發的控制電解質和電極界面的技術。透過在界面處插入以氧化物類固態電解質製成的薄膜，提高了電池的輸出功率，達到與市售鋰離子電池同樣的水平。
另一項突破是2011年東京工業大學特命教授菅野了次的科研團隊與豐田汽車共同研發的固態電解質。在表示離子透過容易程度的指標——傳導率上，大大超過了以往的鋰離子電池。
但另一方面，氧化物類全固態電池的實用化道路還很長。僅靠個別企業和研究機構的努力是不夠的，因此必須提供能帶來突破的土壤。以NIMS爲中心的產學合作正是爲此而邁出的第一步。
日文：遠藤智之、《日經產業新聞》、2022/11/28
中文：JST客觀日本編輯部
