身近な蓄電池、将来どうなる？

リチウムイオン電池の仕組み

身近なスマートフォンやパソコンなど、充電して繰り返し使う電気製品には現在「リチウムイオン二次電池」が普及しています。吉野彰博士を含むリチウムイオン電池の開発者3人は、2019年にノーベル化学賞を受賞しました。電池は正極・負極・電解質が三位一体として機能しますが、リチウムイオン電池の仕組みは、電池の正極と負極の間を、プラス電荷のリチウムイオンが行き来することで放電・充電を行うというものです。充電完了時にはリチウムイオンが正極から負極に移動してたまった状態で、放電の際は負極側にあるリチウムイオンが正極側に移動して電気エネルギーを放出します。

革新型次世代電池の開発に向けて

世界は急速に脱炭素社会へ向けて動いており、何度も使える二次電池は電気自動車などにも搭載されていますし、宇宙開発にも欠かせない蓄電池です。しかしリチウムやコバルトはレアメタルで天然資源が少ないことから、ほかの材料でより高性能な次世代電池の開発が進められています。その一つが「全固体フッ化物イオン電池」です。リチウムイオン電池が一電子の反応を伴うのに対して、フッ化物イオン電池は一度に複数の電子が反応するため数倍の容量と安定性があり、長時間使える高性能なスペックが注目されています。

フッ化物イオンとアニオン電子

この仕組みは液体ではなく固体電解質を用いる方法で、日本の研究グループが見つけた、バリウム・窒素・フッ素からなる電子化物の「アニオン化合物」を使います。電池の正極と負極との間でフッ化物イオンを行き来させる固体電解質に、電子が格子間に存在する化合物を使うことで、フッ化物イオンとアニオン電子の交換反応が起きて、フッ化物イオンの伝導が行われることが実証されました。こうした成果は、電子化物の新しい機能として「超イオン伝導」の可能性を示唆するものです。そこで、伝導率の高いフッ化物イオン伝導体の開発に必要な材料の探索が進められています。

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先生情報 / 大学情報

追手門学院大学理工学部電気電子工学科※2025年4月開設教授高見剛先生

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無機材料化学、物性化学、固体物理学

メッセージ

実社会では、誰かに与えられた問題を正答して成功するといったことはありません。問題そのものが見えないからで、自身で問題を定義して、考えて解決していくことになります。高校生のあなたに私が願うのは、「かけがえのない道を選んで進んでいくこと」「進路は打算でなく、自分が正しいと思える、成功できると自信の持てる道を選ぶこと」「人との出会いを大切にすること」です。本学のように人文系の伝統と交われる理工学部で、異分野との出会いによってすばらしい化学反応が起きることを期待しています。