電気を効果的に活用する上で、電池技術の革新は欠かせない領域です。特にEV車の開発などのハイテク分野では、従来の電池をどのようにアップデートするかが大きな課題となっています。

そこで近年開発が進み注目されているのが、全固体電池です。この記事では、新たに登場した全固体電池とはどのような電池なのか、従来の電池との違いや活用の将来性に触れながらご紹介します。

全固体電池とは

全固体電池とは、その名の通りすべて固体で構成されている電池のことを指します。

現在、身の回りにある一般的な電池は、液体やゲル状の電解質が内部に満たされています。これを電解液と呼びます。

これまで電解質は、固体に比べて液体の方が性能も高く、電解液を用いた電池は長持ちでパワフルな電池として活躍してきました。

ただ、液体やゲルを内包しているタイプの電池では、運用上の制約があったことから、改善の余地があったのも事実です。そこで以前より研究が続けられてきたのが全固体電池で、その最大の特徴は電解液を含んでいない点です。

近年技術革新が進んだことで、固体で運用しても一定のパフォーマンスが出てきており、次世代の電池運用が期待されています。

全固体電池の種類

全固体電池には、大きく分けてバルク型と薄膜型の2種類があります。

バルク型の全固体電池は、電解質や電極の原材料に粉状、あるいは粒状の材料を使用しているのが特徴です。形状は箱型で、大容量かつ出力も大きいことから、EV自動車のバッテリーなどに採用されています。

ただ、バルク型では小型化に限界があるのがデメリットです。現状ではサイズの制限があるため、運用環境は大型のバッテリーが利用可能な分野に限定されます。

薄膜型は、真空状態で薄膜状の電解質を電極の上に積み上げるタイプの全固体電池です。バルク型とは異なり、容量や出力の面では劣ってしまうものの、小型のバッテリーでも運用ができる点が強みといえます。

また、寿命が長く何度もリサイクルして使用でき、製造コストも小さい点がメリットです。IoTデバイスやスマートフォンなどの小型デバイス向けの全固体電池として、活躍が期待されます。

全固体電池のメリット

全固体電池の採用は、従来の電池などと比べてどのようなメリットが期待できるのでしょうか。

最大のメリットは、液漏れや発火といった危険性の高いインシデントを回避できることです。電解液を使用するときに比べ、固体の電解質を使用する場合はこれらのリスクは限りなく小さくなるため、従来よりも安全に電池を利用できるようになるでしょう。

スマートフォンや小型のデバイスが突然爆発したり、充電中に発火したりするような事故も、全固体電池の採用でそのリスクを大幅に削減できます。温度変化にも強いので、環境が急激に変化するようなシチュエーションでも安全性が保たれるでしょう。

また、多様な形状で電池を運用できるようになるのもメリットです。従来の電池の場合、内部の電解液が漏れないような構造にすることが必要なので、形状は限定されます。

一方の全固体電池は、従来の電池のような形状に左右されない、自由な形でデバイスに装着して運用可能です。デバイスの小型化や、大容量化などのパフォーマンス改善が期待できるでしょう。

全固体電池の実用化の現状

全固体電池は従来の電池の懸念事項を解消し、高度な電池運用を可能にしてくれる技術です。

ただ、全固体電池は研究開発の途上にあるため、今すぐ一般レベルにまで普及することは難しいのが現状です。特に問題視されているのが、安定した製造技術の確立です。小ロットでの生産はできても、大量生産のノウハウが整っていないため、安価な供給にはまだ時間がかかります。

全固体電池の中でも薄膜型はバルク型に先駆けてすでに実用化が進んでいます。今後はバルク型の生産体制の確立に、多くの注目が集まることでしょう。

次世代電池技術の将来性に期待

この記事では、次世代電池技術の一種である全固体電池について解説しました。材料の見直しなどによって、固体の電池開発技術が確立されつつある今日では、その有効活用によってさらなるエレキ分野での技術革新が期待されます。

現状ではまだ製造技術に課題を抱えており、すぐに普及することは難しいものです。ただ、一部の全固体電池技術は実用化が進んでいることから、今後数年以内にめざましい成果が得られる可能性は高いといえるでしょう。