“全固态电池”作为应用于纯电动汽车（EV）等领域的新一代电池，其研发正如火如荼地进行。让离子往来的电解质由原来的液体替换为固体材料，从而提高了安全性。此前先行研发的是硫化物类材料，最近氧化物类材料开始引人注目。对此，记者就氧化物类全固态电池的研究动向，采访了日本的物质与材料研究机构（NIMS）能源与环境材料研究基地的基地长高田和典。
物质与材料研究机构（NIMS）能源与环境材料研究基地的基地长高田和典
——全固态电池的优点是什么？
高田：由于不使用易燃的电解液，安全性得以提升。还有利于简化安全装置，实现高能量密度。电解质不易分解也是其优点，可实现高电压、大容量、长寿命等特点。全固态电池可谓是支撑需要长时间使用大容量电池的EV的技术。
汽车企业认为仅靠现有的锂离子电池无法满足未来的需求，所以正在尽全力开发全固态电池。目前的状态是使用硫化物类电解质的全固态电池类型在实际应用中先行一步。
——硫化物类和氧化物类两种全固态电池有哪些不同特征？
高田：硫化物类全固态电池具有离子容易通过等优点，但缺点是不稳定。还必须注意如果与大气中的水分反应会产生有害硫化氢的问题。氧化物类产品则没有这些顾虑，在保证安全性的同时也容易制造，成本也比硫化物类产品低。很多企业都认为若要用于广泛用途非氧化物类电池不可。
由于耐热性增强，能量密度容易提高也是氧化物类全固态电池的一大优点。可简化抑制电池发热的冷却装置，甚至有可能不需要冷却部件。从电池整体来看，由于尺寸减小，在同样的空间内可装填更大容量的电池。在EV上搭如果能够载氧化物类大型电池，则会增加续航距离。
——氧化物类全固态电池实际应用起来面临哪些课题？
高田：目前其研发还停留在小型芯片型电池上，技术方面还存在较多课题。尤其棘手的是电极和电解质界面的控制。硫化物较软，而氧化物较硬。打个比喻的话二者相当于粘土和陶瓷，硫化物容易与电极接合，而氧化物较难。如果为改善特性而高温烧结电解质，就会发生电解质与电极反应产生杂质的问题。
——目前已启动产学合作的研究基地。
高田：以NIMS为中心，共有10家企业参与并建立了“全固态电池材料开放平台”。将在关键的界面解析技术的研发、利用信息技术提高材料研发效率的材料信息学等方面展开合作。
要想实现氧化物类全固态电池的实际应用，关键技术的突破不可或缺，所以我们呼吁集结日本的精英力量解决能合作的课题。这种合作不仅仅停留在关键技术的研发上，希望一直能延续到实际制造出电池来。
从提供创新的土壤开始
硫化物类固体电解质的两项突破打开了实用化的大门。
NIMS呼吁产学合作研发全固态电池
第一项突破是2006年NIMS基地长高田的科研团队所研发的控制电解质和电极界面的技术。通过在界面处插入以氧化物类固体电解质制成的薄膜，提高了电池的输出功率，达到与市售锂离子电池同样的水平。
另一项突破是2011年东京工业大学特命教授菅野了次的科研团队与丰田汽车共同研发的固体电解质。在表示离子通过容易程度的指标——传导率上，大大超过了以往的锂离子电池。
但另一方面，氧化物类全固态电池的实用化道路还很长。仅靠个别企业和研究机构的努力是不够的，因此必须提供能带来突破的土壤。以NIMS为中心的产学合作正是为此而迈出的第一步。
日文：远藤智之、《日经产业新闻》、2022/11/28
中文：JST客观日本编辑部
