理科大など、リチウム固体電解質の「電気二重層効果」の定量評価を実現

理科大など、リチウム固体電解質の「電気二重層効果」の定量評価を実現
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東京理科大学(理科大)は8月11日、電界効果トランジスタ(FET)の仕組みを応用した新手法を開発し、これまで困難だった固体電解質での「電気二重層効果」の定量評価に成功したと発表した。

同成果は、物質・材料研究機構(NIMS)国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)の土屋敬志主幹研究員、理科大大学院 理学研究科 応用物理学専攻の高栁真大学院生、NIMS 先端材料解析研究拠点の三石和貴副拠点長、NIMS 機能性材料研究拠点の井村将隆主任研究員、同・上田茂典主任研究員、同・小出康夫特命研究員、理科大理学部 第一部応用物理学科の樋口透准教授、MANAの寺部一弥MANA主任研究者らの共同研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」系の化学全般を扱う学術誌「Communications Chemistry」に掲載された。

リチウムイオン電池(LIB)のさらなるエネルギー密度の向上を実現するため、電解液ではなく固体電解質を用いるリチウム全固体電池(全固体LIB)の研究開発が世界中で活発に行われているが、電解質/電極界面の高い界面抵抗に由来する出力低下が課題となっている。

この高い界面抵抗の起源については、現在のところ明らかにはなっておらず、さまざまな機構が検討されているが、一因として界面近傍でのリチウムイオン濃度変化に起因する「電気二重層効果」の影響が疑われているが、液体電解質に比べて材料内部で電荷補償が起こりやすい固体電解質では、電気二重層効果の検出や評価はこれまで困難であり、詳細はわかっていなかったという。

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