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電解液を使わない全固体電池の新材料を発見

2017-09-10 | 科学・技術
 東京工業大学の菅野了次教授らの研究グループは、全固体リチウムイオン電池(以下、全固体電池)の実用化を加速させる新たな固体電解質を発見した(H29.7)。
 スマートフォンなどの駆動にはリチウムイオン電池が使われ、その電池の電解質には液体が使われ、容量・コスト・安全性などが課題となっている。このため、固体の電解質を開発し、高容量かつ高出力で安全性に優れた全固体型リチウムイオン電池を実現することが急務である。固体の電解質は液体の電解質に比べて電気の伝導率(イオン伝導率)が低く、出力も低いことが課題とされている。2011年に発見された固体電解質はイオン伝導率25 mScm-1を示す超イオン伝導体である。しかし、これらの固体電解質は、レアメタルであるゲルマニウムが必要であったり、特異な組成が必要であり、4種類の材料のみに限られていた。
 今回の発見は、スズやケイ素といった安価な材料を組み合わせて焼き固めたセラミックス(11mScm-1を持つイオン伝導率を示す超イオン伝導体Li-Sn-Si-P-S;LSSPS)を作り、室温で電解液並みの性能を持つ材料を作ることに成功した。超イオン伝導体の長所は、合成しやすく、熱安定性が高く、大気下での安定性が高く、柔らかく、加工しやすく、電気化学的な安定性が高いことなどである。
 菅野教授は「全固体電池は安全性が高く、電気自動車用などに広く使える可能性がある」と言う。
 ◆イオン伝導率
 10 mScm-1(1センチメートル当たり10ミリジーメンス。ジーメンスは抵抗の単位Ωの逆数で、電流の流れやすさを示す)。現在のリチウムイオン電池の液体電解質のイオン伝導率は10 mScm-1程度。
 ◆全固体型リチウムイオン電池
 電池の構成部材である正極、電解質、負極をすべて固体で構成した電池。
 ◆超イオン伝導体
 固体中をイオンがあたかも液体のように動き回る物質。銀・銅イオン伝導体では0.5 Scm-1程度、リチウムイオン伝導体では1 mScm-1程度の値が最高のイオン伝導率とされてきた。

 天気は晴れ~曇。最高気温29℃程、暑い日は今日と明日だけ、とか。
 大きなマンションの玄関前の花壇で、”ハナスベリヒユ(別名:ポーチュラカ)”が咲いていた。”ポーチュラカ”はスベリヒユ属の学名に由来した名前。
 ”マツバボタン”と良く似ており、畑の雑草である”スベリヒユ”と”マツバボタン”の交配種もしくは”タチスベリヒユ”の突然変異種とされている。茎・葉は”スベリヒユ”と同じく多肉質で、花は”マツバボタン”と良く似ている。
 名(ハナスベリヒユ)の由来は、スベリヒユの改良種で、綺麗な花が付くから。
 畑の雑草の”スベリヒユ(スベリヒユ科スベリヒユ属の多年生植物)”を、戦後の食糧難時代に食べた記憶がある。健康食品でもあり、民間薬として、生の葉の汁を虫さされに、全草を煎じて利尿などに用いる。
 ハナスベリヒユ
 別名:ポーチュラカ
 学名:Portulaca oleracea cvs
 スベリヒユ科ポーチュラカ属(スベリヒユ属)
 原産地は不明、熱帯・亜熱帯地方か
 ドイツから1983年に入って来たとされる
 丈は10cm~20cm(這うように伸びる)
 開花時期は6月~10月
 花径は3cm位、花色は白・黄・ピンク・薄紅など
 一重咲きと八重咲きがある