酸化物系全固体電池における電極・固体電解質界面の設計

リチウムイオンが良く通る、抵抗が少ない界面状態をどう作り出すか？

酸化物型全固体電池において特に重要となる「界面」の問題を詳解！

講師

１．(株)アルバック 半導体電子技術研究所　佐々木 俊介 氏

２．(国研)物質・材料研究機構 エネルギー・環境材料研究拠点 二次電池材料グループ
　主幹研究員　博士（工学） 大西 剛 氏

３．豊橋技術科学大学大学院工学研究科 電気・電子情報工学系
　准教授　博士（工学） 稲田 亮史 氏

４．日本工業大学基幹工学部　教授　博士（工学） 白木 将 氏

受講料

1名につき60，000円（消費税抜き・昼食・資料付き）
〔1社2名以上同時申込の場合1名につき55，000円（税抜）〕

プログラム

＜ １０：３０〜１１：３０＞
１．薄膜電池における正極・アモルファス電解質界面の抵抗と抑制
(株)アルバック　佐々木 俊介 氏

１．全固体型薄膜リチウム二次電池の紹介

２．全固体型薄膜リチウム二次電池の応用について

３．薄膜電池内の各材料の選定理由について

４．全固体型薄膜リチウム二次電池製造工程について

５．全固体型薄膜リチウム二次電池製造装置の紹介

６．スパッタリングターゲットの紹介

７．正極膜LiCoO2のRF+DC重畳成膜とその特性について

８．固体電解質膜LiPONの成膜と特性について

９．弊社装置で作製した全固体型薄膜リチウム二次電池の特性について

１０．全固体型薄膜リチウム二次電池の界面抵抗発現メカニズム一例とその抑制について

１１．次世代に向けての大量生産技術について

【質疑応答・名刺交換】

＜１１：４０〜１３：２０＞
２．全固体電池材料の薄膜化と界面設計
（国研）物質・材料研究機構　大西 剛 氏　

【講演ポイント】
　電解液を不燃性の無機固体電解質に置き換えた全固体電池は燃える危険性がなく、材料の組み合わせ次第では原理的に副反応が起きないため、自己放電が小さいだけでなく長いサイクル寿命も期待できる。硫化物系の固体電解質を用いた全固体電池では、現行のリチウムイオン電池以上の高エネルギー密度かつ高出力が見通せる段階に来ている。しかしながら、硫化物は全般に大気中で不安定であるため、取扱の容易な酸化物系固体電解質を用いた全固体電池に期待が寄せられているが、現時点では薄膜型の全固体電池を除いて、実用的な電池性能は得られていない。
　本講では現場の研究者の目線で、酸化物型全固体電池において特に重要となる「界面」の問題を取り扱うべく、薄膜技術を駆使した取り組みを紹介する。

１．全固体電池の特徴と課題

２．固体電解質
　2.1 硫化物系固体電解質
　2.2 酸化物系固体電解質

３．界面問題

４．バルク型電池と薄膜型電池

５．電池材料の薄膜化
　5.1 パルスレーザー堆積(PLD)法
　5.2 RFスパッタ法
　5.3 真空蒸着法

６．バルク型の酸化物型全固体電池実現へのアプローチ

【質疑応答・名刺交換】

＜１４：００〜１５：４０＞
３．ガーネット型酸化物固体電解質/正極・負極材料との固体間界面形成
豊橋技術科学大学　稲田 亮史 氏　

【講演ポイント】
　化学的安定性に優れた酸化物固体電解質材料を用いた全固体電池は，究極的に安全かつ高エネルギー密度が期待できるため実現が切望されていますが，克服すべき技術的課題が少なくありません。
　本講演では，当研究室で取り組んでいるガーネット型酸化物固体電解質を用いた全固体電池開発に関する研究例を紹介し，性能向上に不可決な電極層との固体間界面形成に関する意見交換をさせていただきたいと思います。

１．全固体電池への期待と課題

２．酸化物固体電解質の種類と特徴

３．ガーネット型酸化物固体電解質の特徴とイオン伝導特性向上

４．ガーネット型酸化物固体電解質/金属リチウム負極間界面の形成
　4.1 界面抵抗低減に向けた検討
　4.2 金属リチウムの溶解・析出に対する安定性

５．ガーネット型酸化物固体電解質/正極活物質界面の形成
　5.1 衝撃固化プロセス（AD法）を用いた二次電池用材料の薄膜・厚膜化
　5.2 ガーネット型酸化物固体電解質上に形成した正極活物質単体膜電極の特性
　5.3 電極活物質-酸化物固体電解質複合体の作製と特性

６．総括・今後の展望

【質疑応答・名刺交換】

＜１５：５０〜１７：２０＞
４．5V級正極LiNi0.5Mn1.5O4と固体電解質Li3PO4が形成する超低抵抗界面
日本工業大学　白木 将 氏　

【講座概要】
　固体電解質を利用した全固体電池の開発が進められている。全固体電池と液系電池の大きな違いは、リチウムイオンが電解質と電極の固体/固体界面を移動することであり、全固体電池の実用化のためには電解質/電極界面の抵抗低減が急務となっている。電解質/電極界面のイオン伝導特性は、電解質と電極の材料の組み合わせだけ ではなく、その界面の形成プロセスに強く依存する。高いイオン伝導特性を示す界面構造ならびに全固体リチウム電池の開発設計指針について解説する。

１．全固体電池の研究背景

２．固体電解質/電極界面研究
　2.1 界面研究の方法論
　2.2 電池材料の薄膜作製と評価
　2.3 薄膜型全固体電池の作製
　2.4 固体電解質/電極界面のイオン伝導特性

３．固体電解質/電極界面の構造評価
　3.1 X線回折を用いた構造評価
　3.2 全固体電池の開発設計指針

４．5V級正極LiNi0.5Mn1.5O4を用いた全固体電池
　4.1 電解質/電極界面におけるリチウムイオンの拡散現象
　4.2 低抵抗界面の形成と高速充放電
　4.3 界面アニール処理の影響

【質疑応答・名刺交換】