大阪府立大学

室温で世界最高の導電率を示すナトリウムイオン伝導性硫化物固体電解質を開発―リチウムイオン電池を凌駕する次世代型全固体電池の実現に一歩前進―

更新日:2019年11月21日

大阪府立大学大学院 工学研究科 林 晃敏 教授らのグループは、室温で非常に高いナトリウムイオン伝導性を示す硫化物固体電解質の作製に成功しました。これにより、より安全で高エネルギー密度を持つ次世代型全固体電池の開発に大きく貢献することとなります。

研究成果のポイント

  • 次世代型全固体電池を実現するためのキーマテリアルである新規な固体電解質を開発
  • 室温で世界最高のナトリウムイオン伝導度を示し、安全で界面形成に有利な硫化物電解質を発見
  • 電気自動車の駆動電源や家庭用大型蓄電池への全固体電池実用化に貢献

研究成果の新規性と今後の発展について

イメージ図現在、広く普及しているリチウムイオン電池(LIB)に代わる次世代蓄電池として、全固体電池の研究開発が活発化しています。全固体電池を実現するためのキーマテリアルが、高いアルカリ金属イオン伝導性を示す固体電解質です。これまでに、LIBに用いられている有機電解液よりも高いリチウムイオン伝導度を持つLi10GeP2S12(LGPS)型硫化物固体電解質が開発されています。本研究では、室温で極めて高いナトリウムイオン伝導度を有する硫化物電解質を見出しました。Na3SbS4結晶のアンチモン(Sb)の一部をタングステン(W)に置換したNa2.88Sb0.88W0.12S4電解質は、室温で3.2×10-2 S cm-1の極めて高い導電率を示しました。この電解質は、LGPS型硫化物電解質で報告されている最大のリチウムイオン伝導度(2.5×10-2 S cm-1)よりも高い導電率を持ち、また合成時に通常1000度以上の高温での熱処理が必要な酸化物電解質と比べて、より低温で合成できるメリットがあります。開発したNa2.88Sb0.88W0.12S4電解質は、高湿度下においても硫化水素が発生しにくいため、より安全性の高い全固体電池開発の進展が期待できます。

なお本研究成果は、2019年11月20日に「Nature Communications」誌にオンライン掲載されました。

論文名「A sodium-ion sulfide solid electrolyte with unprecedented conductivity at room temperature」

研究助成について

本研究は、文部科学省元素戦略プロジェクト「実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点(ESICB)」および科学研究費補助金(18H01713・19H05816)の支援を受けて行われました。

お問い合わせ

大阪府立大学大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野

教授 林 晃敏

Tel 072-254-9334 Eメール hayashi[at]chem.osakafu-u.ac.jp[at]の部分を@と変えてください。