東北大学大学院工学研究科の高村仁教授と宮崎怜雄奈博士（現・（独）物質・材料研究機構研究員）らのグループが全固体電池のための新しいリチウムイオン伝導体KI-LiBH4を開発した。>

本研究では従来から知られている酸化物系や硫化物系の固体電解質に比べて飛躍的に成形性が高く、電極材料と良好な接触性を示す水素化物系固体電解質LiBH4 (水素化ホウ素リチウム) に着目した。 これまでにLiBH4は115℃以上で安定な高温相においてLi+イオンが高速で移動できることが知られており、LiBH4は高容量負極材料であるLi金属と良好な界面を形成し全固体電池の高出力密度化を実現しうる電解質として注目されている。しかし高いLi+イオン伝導を示すLiBH4高温相ではイオンの二次元的な伝導が示唆されており、結晶のある方向ではイオン伝導性が低く電極反応に寄与できない可能性がある。 本研究では、Li+イオン伝導において異方性を示さない等方的な岩塩型構造のLiBH4に着目して新規材料開発を行った。

これまでにLiBH4は115℃以上で安定な高温相においてLi+イオンが高速で移動できることが知られており、LiBH4は高容量負極材料であるLi金属と良好な界面を形成し全固体電池の高出力密度化を実現しうる電解質として注目されている。しかし高いLi+イオン伝導を示すLiBH4高温相ではイオンの二次元的な伝導が示唆されており、結晶のある方向ではイオン伝導性が低く電極反応に寄与できない可能性がある。 本研究では、Li+イオン伝導において異方性を示さない等方的な岩塩型構造のLiBH4に着目して新規材料開発を行った。

本研究の背景は、リチウムイオン電池はモバイル機器のみならず、電気自動車や非常用電源などの大型用途にも広く利用されているが、その動作電圧が約3.8 Vと高いことから、電解質に耐電圧の高い有機溶媒が使用されている。これらは可燃性で最近の B787 の火災事故のように発火･破損事故が報告されており、安全性を高める技術が望まれていた。新しい伝導体が開発されることで、電極材料や電池形状の自由度も向上することが期待されている。