5/15 全固体リチウム電池・固体電解質材料の 最新の研究動向

1．電池の基礎
　リチウム電池などの化学電池がどのように動作するのか、そのメカニズムをなるべく数式を使わずに解説します。電池で良く使われる単位についても説明します。ニッカド電池やニッケル水素電池ではなく、リチウムイオン電池が広く使用されている理由や、現行のリチウムイオン電池の問題点について、電池の動作原理を踏まえながら解説していきます。次世代二次電池として期待されている全固体リチウム電池の特長や、全固体電池の実現するために克服しなければならない課題をまとめます。

　1.1 電池の動作原理
　1.2 現行のLi電池の課題
　1.3 全固体Li電池の特長
　1.4 全固体Li電池の課題

2．固体電解質材料
　全固体電池を構築する上で不可欠な固体電解質（Li+伝導性固体）について解説します。固体中をLi+イオンが動くメカニズムを説明し、現状どのような材料でLi+伝導度が報告されているかを紹介します。材料系毎に課題を解説していきます。

　2.1 固体中をイオンが動く
　2.2 固体電解質に求められること
　2.3 現在知られている高Li+伝導材料
　2.4 現状の固体電解質の課題

3．負極材料
　Liデンドライトによる問題を解決するために、Li金属単体ではなくLi合金負極の利用が考えられています。高容量かつ動作電位の低い負極材料について説明します。特にSiとSnについて、全固体電池における充放電特性について紹介します。

　3.1 高容量合金負極材料
　3.2 全固体Li電池における高容量負極の特性
　3.3 Sn粉末を用いた全固体Li電池の特性
　3.4 全固体電池におけるLi溶解析出挙動

4．フッ化物系固体電解質
　Li+伝導度、電位窓、大気安定性、圧粉性を両立できる可能性のある、フッ化物系のLi+伝導体と全固体電池の特性を紹介します。Li+だけでなく、最近報告したNa+伝導性のフッ化物についても解説します。

　4.1 Li3AlF6系材料のLi+伝導度
　4.2 電池の充放電特性
　4.3 Na3AlF6系材料を用いた全固体Na電池

5．Li+/Na+混合固体電解質
　一般にLi+やNa+伝導体は複数のアルカリイオンが共存するとイオン伝導度が低下することが知られています。そのため現状の固体電解質はLi+/Na+化合物から合成されています。一方でNa化合物中にドープされたLi+が伝導する材料も知られています。Li+/Na+混合固体電解質の開発状況と、Li+伝導メカニズムについて解説します。新たな固体電解質開発のヒントになるかもしれません。

　5.1 混合アルカリ効果
　5.2 NaIをベースとしたLi+伝導体の開発状況
　5.3 NaI-NaBH4-LiIを固体電解質としたLi電池の動作
　5.4 NaI中のLi+伝導の構造的起源

質疑応答