無機工業材料

全固体電池

EV車次世代電池・全固体電池の実用化に向けて


作田敦先生

大阪公立大学 工学部 応用化学科(工学研究科 物質化学生命系専攻 応用化学分野)

出会いの一冊

Dr.STONE

原作:稲垣理一郎、作画:Boichi(ジャンプコミックス)

全人類が一瞬にして石化するという謎の現象が地球を襲い、数千年後に目覚めた高校生の大樹がゼロから文明を再建していくというストーリーのSFマンガです。

実際に人類が成し遂げてきた科学技術の発展が描かれています。

こんな研究で世界を変えよう!

EV車次世代電池・全固体電池の実用化に向けて

安全なEV車電池に期待

リチウムイオン電池はスマートフォンやノートパソコンなどの携帯機器に広く使用されているほか、電気自動車(EV)用の電源にも適用されています。

リチウムイオン電池は小さな体積で大きなエネルギーを貯めることができる優れた電池です。しかし、電解液に可燃性の有機溶媒が使用されており、その安全性に課題があります。特に電気自動車用などの大型の電池において、この課題は顕著です。

そのような中、急速充電が可能な次世代の電気自動車(EV)用の電源として、全固体電池が期待されています。全固体電池は、すべての部材が固体で構成されており、効率良く充放電を行うためには、電極や電解質を隙間なく接触させることが最も重要です。

固体電池開発の基礎を築いた

大阪公立大学は、全固体電池の材料研究において世界トップレベルの拠点の一つで、私たちの研究室でも、全固体電池の材料研究に取り組んでいます。

私たちは、室温で圧力をかけることで材料同士が密着する「常温加圧焼結」現象を発見し、固体電池開発の基礎構築に貢献しました。また、遷移金属と硫黄から構成される大容量の電極材料を開発し、これが全固体電池において長寿命充放電が可能であることを実証しました。

地球に豊富なナトリウムを使って

全固体電池を搭載した電気自動車は、従来のリチウムイオン電池を搭載したものと比べ、より高性能化できることがわかってきました。数年後の実用化が楽しみです。

さらに、私たちの研究室では、リチウムよりも資源が豊富なナトリウムを用いた全固体電池の材料開発も進めており、世界最高のナトリウムイオン伝導性を有する固体電解質の開発や、ナトリウム、鉄、硫黄などの豊富な元素のみからなる大容量・長寿命の電極材料の開発にも成功しています。

研究室で作製した全固体電池(コイン電池)
研究室で作製した全固体電池(コイン電池)
テーマや研究分野に出会ったきっかけ

新しい電子機器用の機能性素材を開発したくて、化学系の学科に入学しました。高校時代は化学が最も苦手な科目だったのですが、仕事として取り組むのであれば化学が最も面白いだろうと思っていました。実際に、その予想は当たっていると思います。

先生の研究報告(論文など)を見てみよう

「金属硫化物の構造制御の基軸とした次世代電池材料の研究」

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もっと先生の研究・研究室を見てみよう
学生たちはどんなところに就職?

◆主な業種

(1) 自動車・機器

(2) セラミクス、ガラス、炭素

(3) 半導体・電子部品・デバイス

◆主な職種

(1) 基礎・応用研究、先行開発

(2) 設計・開発

(3) 技術系企画・調査、コンサルタント

◆学んだことはどう生きる?

研究室の卒業生は、電気自動車用電池をはじめとする次世代電池の研究開発の仕事についている人が多いです。

私たちの研究室では、学生と教員は、お互いを高め合いながら最先端の研究を行う共同研究者です。学生は修士課程修了までに筆頭著者として英語の論文を発表するなど、研究を通じて成長していき、企業では即戦力として活躍しています。

電池産業はまだまだ成長産業で、研究・開発・製造を担う人材がたくさん求められているため、大学で学んだことを直接社会で活かせる点が魅力です。

先生の学部・学科は?

大阪公立大学の工学部応用化学科では、3年生までに分析化学・無機化学・物理化学・有機化学・高分子化学・電気化学・環境化学などの化学の基礎を満遍なく学んだ上で、4年生からは次世代電池の研究開発から環境に優しい新素材や医用材料の開発研究まで、最先端の研究を行っています。

私たちの研究室では、イオンが速く流れるような、またはイオンをたくさん貯蔵/放出できるような、次世代電池材料の研究に取り組んでいます。原子の並び方を予想して、世界中で誰も作ったことのない新物質を毎年何十種類も合成し、その電池材料としての性能評価を行っています。

新しい機能性無機材料の設計、合成、特性、構造、応用について研究を行っています。
新しい機能性無機材料の設計、合成、特性、構造、応用について研究を行っています。
先生の研究に挑戦しよう!

中高生におすすめ

一問一答
Q1.18才に戻ってもう一度大学に入るならば、学ぶ学問は?

化学

Q2.大学時代の部活・サークルは?

学園祭

Q3.大学時代のアルバイトでユニークだったものは?

迷路づくり、初詣の神社の奉公

Q4.研究以外で、今一番楽しいこと、興味を持ってしていることは?

イチゴ栽培


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