東京工業大学、東京大学、産業技術総合研究所、山形大学のグループは、全固体電池の性能が劣化する仕組みを解明した。
更に、加熱処理だけで、その劣化した性能を大幅に改善する技術も開発した。
リチウムイオン電池と全個体電池の仕組み
電池は、電極（正極・負極）と電解質から構成されている。
既存の電池の電解質は、可燃性の液体（電解液）であることが多い。
これに対して、全個体電池は燃えづらい固体電解質を用いる。
全固体電池は安全性が高いため、リチウムイオン電池をはじめとする既存電池の代替として期待を集めている。
しかし、固体電解質と電極が接する界面の抵抗（界面抵抗）が大きく、高速充電が難しいという課題があった。
全個体電池の界面におけるイオン移動、水蒸気へのさらされ劣化した状態（a）、電池を加熱処理し正常な界面に戻った状態（b）、東京工業大学提供
研究グループは、全固体電池用の電極材料を、さまざまな気体にさらしてみた。
結果、大気と水蒸気にさらされた場合、固体電解質と電極との界面抵抗が１０倍以上に増大し、性能が低下することを発見した。
研究グループは次に、水蒸気で劣化した電極で電池を作り、動作前に摂氏１５０度で１時間加熱処理してみた。
すると、界面抵抗は加熱前の約１０分の１となり、大気や水蒸気にさらされる前の電池と同等まで改善した。
全個体電池の界面を分析してみた結果、水蒸気から電極内に入った水素イオンが界面のリチウムイオン輸送を阻害し、界面抵抗が上昇することが分かった。上画像（a）の状態。
加熱すると水素イオンは固体電解質中に移動し、正常な界面に回復した。上画像（b）の状態。
研究グループは、全固体電池の性能が劣化する仕組みを解明し、かつ、その劣化した性能を大幅に改善する技術も開発した。
今回の成果は、全固体電池を設計する際の指針となる。また、性能劣化を大幅に抑制できる可能性もある。
今回の成果は、全固体電池の高性能化への大きなキッカケとなる...と筆者は思う。
時間はかかるが、電気自動車の性能向上にも寄与するだろう。
我々が普段使っている製品には、いや、この世界にある物質や現象全てに言えることだが...まだ、まだ、解明されていないことは多い。
人類の科学技術が進歩するためには、こういう研究の積み重ねが必要だ。
