安全性に優れたエネルギーデバイスの開発

全固体リチウム電池

全固体リチウム電池は、従来の電池とは異なり、固体の電解質を使用するため、液漏れのおそれがなく長寿命を実現できると考えられている。また、電解液系で作動しているNMC正極やグラファイト負極に加えて、液系電池では課題があり長期作動が困難であった硫黄正極やリチウム金属負極を用いた電池も長期間作動可能であることを報告している。資源量が豊富な硫黄やセル電圧を高めることが可能なリチウム金属が使用できるため、全固体リチウムは次世代電池の1つとして期待され、当研究室以外でも国内外で研究が盛んに行われている。

全固体ナトリウム電池

ナトリウム電池は、正極・負極間を移動するキャリアイオンがナトリウムであり、資源量が多くかつ産地偏在のおそれがないため、リチウム電池と比べて元素戦略的に有利となっている。
固体電解質にβ-アルミナを使用したものが実用化されているが、電極活物質を溶融させた状態で使用するため250°C以上に加熱して作動させる必要があった。
本研究室では、固体の電解質・電極活物質を用いた全固体ナトリウム電池を試作し、世界で初めて室温で作動させることに成功している。全固体リチウム電池と同様に液漏れや発火のおそれがなく安全性に優れており、ポストリチウム電池の1つとして期待されており、当研究室でも精力的に取り組んでいる。

燃料電池

水素と酸素から電気を得る燃料電池は石油に依存しないカーボンニュートラルの社会を実現に必要不可欠な高効率なエネルギー変換デバイスである。
水素は白金を触媒とした水の電気分解から得られるが、白金は高価かつ資源量が限られているため、低コスト化が可能な材料が求められている。
これまでにリチウム・ナトリウム電池で用いてきた遷移金属多硫化物や電極構造に着目して水素発生触媒の探索・評価に取り組んでいる。