リチウムイオン電池のモビリティへの適用

CO2排出量低減や環境保全を実現するため、
自動車における電動化は必須な流れであり、日
本国内の新車販売台数におけるHV（ハイブ
リッド自動車）を中心とする環境対応車比率は
2007年ごろから急激に増加し、現在、新車販
売の40％にまで達している。このHV車も1997
年にトヨタ自動車が最初に市場導入した時点は
ニッケル水素電池が採用された。その後、2003
年初には赤信号などで停止した時にエンジンを
停止させ、青信号の時に再度エンジンをかける
エコランと呼ばれるシステムにリチウムイオン
電池が採用されている。
その後、体積当たりのエネルギー密度が大き
いことからPHV（プラグインハイブリッド自
動車）、EV（電気自動車）にも採用され主流の
電池となった。しかしながら、電気のみをエネ
ルギー源とするEVは未だごく限られた数（約
1％）しか市場導入されておらず、現状のリチ

ウムイオン電池（液系リチウムイオン電池）自
体の課題そのものがEVの課題となり、普及を
妨げている。EVはガソリンエンジン車等、従
来の内燃機関を原動力とする自動車と比較し
て、①航続距離の不足、②高価、③充電時間が
長い、④構成材料が可燃性を有し、車両システ
ムとしての安全対策が必要である等が課題とし
て挙げられる。
図1に示すように、現行の液系リチウムイオ
ン電池では、EV用途においてエネルギー密度
に限界が見られており、より高エネルギー密度
を実現可能な次世代リチウムイオン電池が求め
られている。次世代の電池として検討されてい
るさまざまな種類の革新電池は多価イオンや硫
黄電池などがあるが、それらの中で最も実用化
が近いと思われるのが、硫化物系固体電解質を

使用した「全固体リチウム
イオン電池」である。エネ
ルギー密度の大幅な向上が
見込めると同時に、セルあ
たりの容量増加によるWh
あたりのコスト低減、部品
／システムの簡略化による
コスト低減も期待される。
また、固体電解質を使用す
ることによる急速充電の実
現や可燃物である有機系電
解液を使用しないことによ
る安全性面でのメリットも大いに期待される。

全固体リチウムイオン電池

図2に従来の液系リチウムイオン電池と、全
固体リチウムイオン電池との構造の差異を記載
した。基本的な構成は同一であり、正極／負極
間でLi+イオンを伝導させる電解液、及び正極
／負極の絶縁性を保証するセパレータの二つ
を、固体電解質一つに置き換えた所が差異点で
ある。電解質の固体化によりシンプルなセル構
造となり、低コストを実現するリチウムイオン
電池が期待される。固体電解質の研究は以前よ
り取り組まれていたが、有機電解液のイオン伝
導度（1.6×10-2 S/cm）1
に比べると低い伝導
度であったため、リチウムイオン電池への適用

は困難であった。しかしながら、大阪府立大学
の辰巳砂教授らのグループ2, 3と、東京工業大
学の菅野教授らのグループ4
によって有機電解
液に匹敵するLiイオン伝導度を示す硫化物系
個体電解質が開発されたのをきっかけとして、
世界的に全固体リチウムイオン電池が注目を集
め、研究開発が加速している。欧米では高分子
固体電解質（SPE）の開発も盛んに行われてい
るが、硫化物系固体電解質については、日本が
先行している状況にある。その他、酸化物系固
体電解質、ポリマーやイオン液体などと無機固
体電解質を複合したハイブリット系での検討も
行われている。現状では、固体電解質粉末を一
旦溶媒に溶かして塗工し、乾燥させて溶媒を飛
ばすことにより電解質層を形成する工法を採用
し小型電池を作製しているが、硫化物系固体電
解質は成型性に優れるため、固体／固体界面の
形成がし易く、実用化に向けた研究が国内では
多くなされている