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May 20, 2024
【プレスリリース】日本を代表する全固体電池の研究者である甲南大・町田教授と共同研究を開始
３DCは、2024年4月、全固体電池の研究において日本有数の実績を持ち、世界的な全固体電池関連企業と多くの共同研究実績を有する甲南大学・町田 信也教授と共同研究を開始しました。
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次世代電池とは？
GMSはリチウムイオン電池だけでなく、全固体電池やリチウム空気電池、リチウム硫黄電池といった次世代電池の電極にも適用可能です。 GMSを使えば、次世代電池の高性能化や長寿命化が期待できます。
代表的な次世代電池へのGMSの適用例
全固体電池
リチウムイオン電池の安全性を向上させるため、電解質を液体から固体に置き換えたものが全固体電池です。しかし、全固体電池には、充放電によって活物質が膨張・収縮を繰り返すと固体電解質と活物質との接触が維持できなくなり、電池反応の抵抗が大きくなるという課題がありました。GMSを導電助剤として全固体電池の電極内部に添加することで、充放電による活物質の膨張・収縮を吸収して固体電解質－活物質間の接触を維持し、全固体電池の性能低下を予防することが可能です。
リチウム空気電池
リチウム空気電池は、リチウムイオン電池の数倍以上のエネルギー密度が見込まれる次世代蓄電池です。しかし、カーボン正極や電解液などの劣化が激しく充放電を繰り返し行えない点が大きな課題でした。GMSをリチウム空気電池の正極に使用することで、カーボンブラックやカーボンナノチューブ、活性炭といった従来のカーボン正極材料よりも、充放電サイクル寿命および容量を大幅に向上させることが可能です。
電気二重層キャパシタとは？
電気二重層キャパシタ（EDLC）は物理的な吸着により電気を蓄えるため、電池に比べて高出力かつ長寿命という優れた特長を示します。ただし、エネルギー密度の低さが長年の課題とされてきました。
GMSを用いるメリット
「比表面積が大きく劣化しにくい」というGMSの特長は、EDLCの電極として最適です。GMSを使えば、EDLCの静電容量を維持しつつ作動電圧を向上させることができます。これにより、従来のエネルギー密度を大きく上回るEDLCを製造することが可能です。
水電解装置用触媒とは？
水電解装置によるグリーン水素の製造は、脱炭素社会の実現に向けた重要なファクターです。水電解装置の陽極には高電位耐性と高い導電性を両立する担体の使用が理想とされていますが、このような担体はこれまで存在しませんでした。カーボン担体を焼成すれば高電位耐性を向上させることは可能ですが、代わりに表面積が大きく低下するため、触媒を高分散させる担体としての役割が果たせなくなる点が課題でした。そのため、水電解装置の陽極では担体を使用できず、触媒を高分散させられない（触媒の使用量が大きくなる）という課題がありました。
GMSを用いるメリット
GMSは、焼成しても多孔性が維持される（高比表面積が維持される）特殊な炭素材料であり、非常に高い高電位耐性を有します。そのため、GMSを水電解装置用の触媒担体として使用すれば、上記の課題を解決できると期待されています。