研究の概要
全固体電池（ASSB）はエネルギー密度・安全性において液体電解質リチウムイオン電池を凌駕する次世代蓄電池として期待されているが、商業化の妨げの一つに「自己放電率の高さ」の問題がある。自己放電は長期貯蔵時の容量損失を意味し、グリッドスケール蓄電池や電力バックアップ用途では重大な性能課題となる。
従来の研究では全固体電池の自己放電は固体セパレーターの「電子伝導性」のみに依存すると考えられていたが、本研究の物理化学モデルはこの理解を根本的に覆す新知見を示した。電子伝導性に加え、セパレーターの「電気化学的安定性」（電解質が電極電位において安定かどうか）が自己放電率に同等以上の影響を与えることを数学的・実験的に明らかにした。
主な発見・成果
- 全固体電池の自己放電率は電子伝導性だけでなくセパレーターの電気化学的安定性にも支配されるという新モデルを確立
- 従来のSEI（固体電解質界面）理論への重要な修正・補完を提供
- 自己放電メカニズムの解明により、改良型セパレーター設計の明確な指針を提示
- 電池セル・セパレーター改良のための実験的検証手法も開発
- 全固体電池の長期貯蔵信頼性評価のための新しい評価指標を提案
実務への応用
全固体電池の事業化・調達・投資を検討する企業担当者にとって、自己放電率の支配因子の理解は重要な購買基準の更新を意味する。グリッド用蓄電池・UPS（無停電電源）・EV用全固体電池の評価において、従来は「電子伝導性の低いセパレーター」だけを評価基準としていたが、本研究の知見から「電気化学的安定性」を追加的な評価指標として採用すべきことが示された。全固体電池メーカーや材料サプライヤーとの技術交渉においても、セパレーター材料の電気化学的安定性データを仕様書要件に明示することで、長期信頼性の担保につながる。産業用・長時間蓄電用途では特に重要な知見。