タイトル 1 を入力
全固体電池AS-LiB®の安全性と使用環境目次 全固体電池の安全性について
スマートフォンや電気自動車（EV）などに使われるリチウムイオン電池は便利な反面、発火事故の報告例が少なくありません。これは電池内部に可燃性の有機電解液を用いているためで、電池が損傷したり内部でショートを起こしたりすると液漏れや発熱により火災や爆発につながる恐れがあります。こうしたリスクへの対策として注目されているのが全固体リチウムイオン電池です。 全固体電池では電解質を液体から固体に置き換えるため、可燃性の電解液による発火や液漏れの心配がなくなり、安全性が大幅に向上します。また、固体電解質は低温で凝固せず高温でも分解しにくいため、極端な温度環境下でも電池が安定して動作し、安全性を保てるという利点もあります。実際、全固体電池は安全性などの面で従来電池を上回る次世代電池として期待が高まっています。経済産業省の報告でも、可燃性電解液を使わないことで電池の安全性が向上すると指摘されています。 全固体電池の仕組み電池は通常、プラスの正極とマイナスの負極、そしてその間でイオンを運ぶ電解質で構成されています。従来のリチウムイオン電池では電解質として可燃性の液体（電解液）が用いられてきました。 全固体電池ではこの電解質を固体材料に置き換えることで、内部の構成部材がすべて固体となった電池になります。そのため、内部は正極層、固体電解質層、負極層が順に積み重なった構造になっています。 この違い以外の動作原理は従来の電池とほとんど同じで、充電時にはリチウムイオンが負極側へ移動し、放電時には正極側へ戻ります。 リチウムイオンの移動に伴って電子が外部回路を流れ、電気エネルギーを取り出すことができます。固体電解質はリチウムイオンだけを通し、電極同士の直接接触も防ぎます。 関連記事：全固体電池に使用される素材と電解質材料と種類について 全固体電池AS-LiB®の安全性について 全固体電池AS-LiB®の安全性について、ご説明します。
有機電解液の未使用により、液漏れしない従来のリチウムイオン電池は、有機電解液を使用していました。 そのため、経年劣化や衝撃などによって液漏れが発生し、周辺機器を損傷させたり、人体に悪影響を及ぼしたりするリスクがあります。
しかし、AS-LiB®は液体材料を使用せず、固体電解質を使用するため、液漏れによる有害物質の排出はありません。 可燃性ガスの発生がありません従来のリチウムイオン電池は、可燃性の電解液を使用していました。 そのため、発熱や破損などの際に発火・発煙・破裂のリスクがあります。
しかし、固体電解質は難燃性のため、そのような心配がなく可燃性ガスの発生もありません。
全固体電池「AS-LiB®」は発火、発煙、破裂が起きにくい有機電解液は可燃性のため、過熱や物理的損傷によって発火するリスクがあります。 一方、全固体電池は難燃性の固体電解質を使用しており、発火のリスクがほとんどありません。
これは特に電動車両や航空機など、安全性が最優先される用途で重要と考えられています。
釘刺し試験では、電解液系リチウムイオン電池では発火などが起こる場合がありますが、当社のAS-LiBに釘を刺して30分が経過しても、発煙・発火・破裂などは発生せず、高い安全性が実証されました。
（試験条件：SOC100%、釘刺し速度：10mm/sec、釘刺し距離：貫通、釘太さ/材質：直径3mm/SUS材）  関連記事：燃えない、漏れない、安全性の高い全固体電池AS-LiB® VOC（揮発性有機化合物）の低減従来のリチウムイオン電池では、電池製造時に溶媒やバインダーが使用されており、その製造過程でVOCが発生します。 一方、AS-LiB®は溶媒やバインダーを使用しない独自の乾式製法で製造しています。
乾式製法により、電池製造時に発生するVOC排出量の大幅な低減が期待されます。 全固体電池AS-LiB®使用環境について真空環境下でも使用可能当社独自の製造プロセスにより揮発成分を極小化した電池構成を実現でき、真空下でも大きく膨張することがありません。 独自の製造技術を適用し、1.0×10-2 Paという環境下でも安定動作が可能な電池を開発しました。
【AS-LiB® 140mAh高温・真空下での充放電サイクル特性】 上記は140ｍAhセルを120℃の高温かつ1.0×10-2 Pa真空下で500サイクル充放電させたデータです。
一般的な電解液系リチウムイオン電池では、このような過酷な環境では1サイクルも難しいと思われますが、AS-LiB®140mAhは500サイクル充放電を繰り返しても、初期の82.9％の容量を維持できることを確認しました。
【AS-LiB® 1000mAh高温・真空下での充放電サイクル特性】 上記は1000ｍAhセルを100℃の高温かつ1.0×10-2 Pa真空下で500サイクル充放電させたデータです。
一般的な電解液系リチウムイオン電池では、このような過酷な環境では1サイクルも難しいと思われますが、AS-LiB®1000mAhは500サイクル充放電を繰り返しても、初期の90.5％の容量を維持できることを確認しました。
関連記事：全固体電池AS-LiB®の用途と事例紹介 |
執筆者
カナデビア株式会社 開発本部 電池事業推進室
機械加工技術を活用した独自の製造方法によりAS-LiB®（All-Solid-state Lithium-ion Battery)を開発しました。 |
タイトル 2 を入力
タイトル 3 を入力
タイトル 4 を入力
