そのため電解質を固体にする研究は以前から幾多の研究者により長年続けられてきたが、実用化に至ったものは一部に限られていた。その課題となっていたものは無機固体電解質のイオン伝導性の低さであった。しかし近年、主に硫化物ベースの無機固体電解質のイオン伝導性の改善が報告されており、電気自動車の普及とともに各国で研究開発が活発化している。
現在実用化されている全固体電池の固体電解質には酸化物系と硫化物系が有り、不燃性で電気化学的に安定という特徴を有している。その中でも硫化物イオンは酸化物イオンと比べて大きな分極率を示すため室温でも高いリチウムイオン伝導度を発揮している。また柔軟性や密着性も待ち合わせるため亀裂が入り難くく、室温加圧のみで成形が可能である。これら多くのメリットを有する為、硫化物系が先行して実用化されていた。この固体電解質はリチウムイオンだけを通す理想的なシングルイオン導電体として機能し、高い信頼性と長寿命を発揮している。
【化学二次電池の理想形とされる理由】
歴史.
特徴.
高エネルギー密度.
全固体電池の固体電解質は電気分解反応を受けにくい為、高電位の酸化物や硫化物を正極活物質に利用できる。さらに金属リチウムのデンドライト成長も抑制する為、負極活物質に従来のグラファイトではなく全元素中で最低電位を示す金属リチウムを直接利用でき、飛躍的にエネルギー密度を向上させることが可能となる。
【リチウムイオン二次電池】
正極 : コバルト酸リチウム ⇄ 負極 : グラファイト
【全固体電池】
正極 : 酸化物・硫化物 ⇄ 負極 : 金属リチウム
また従来のリチウムイオン二次電池は厚さ数百μmの柔軟なフィルム形状であり、自身で構造を支える事が出来ず、円筒形や角形の金属製容器に収納する必要があった。しかしバルク型全固体電池は数ミリの厚さと一定の強度を確保出来るため、板状の全固体電池を直接基盤上に配置する事が可能で、保護容器を削減でき冷却効率も向上する。
加えて全固体電池の固体電解質は液体電解質と比べて耐熱性が非常に高く、冷却機構の占める体積・重量割合を大幅に低減させることが可能である。