日本は、3Dプリントを使用してすべての-ソリッド-ステートバッテリーを製造することを実現しています
東北大学の本間教授や小林宏明助手らが、3Dプリンターですべての-固体-状態の電池を作る技術を開発しました。 製作時に硬度が自由に変化する素材を使用してください。 バッテリーは、過去に必要だった高温-プロセスなしで、わずか数時間で製造できます。 トライアル-で製造されたバッテリーは、さまざまな性能テストに耐え、一定の性能を備えています。これは、すべての-ソリッド-ステートバッテリーの早期の実用化に貢献することが期待されます。
電解質はバッテリーの重要なコンポーネントの1つであり、通常は液体状態ですが、すべての-固体-状態のバッテリーの電解質は固体であり、火災事故のリスクはわずかです。 このタイプのバッテリーのもう1つの特徴は、バッテリーを積み重ねることで、単位体積あたりのストレージ容量を増やすことができることです。 純粋な電気自動車（EV）の航続距離を伸ばすことができる次世代バッテリーとして大いに期待されています。
開発した電解質膜は、ソフトコンタクトレンズと同じ柔らかさを持っています（画像提供：キット大学、日本）
すべての-固体-状態の電池の主流は、電極と電解質材料を強く押して、それらを摂氏数百度に加熱することです。 ただし、加熱工程はコストがかかり、熱割れの場合があります。 同時に、まだ問題があります。 電解液の硬さにより、充放電時に正極と負極が繰り返し伸縮する場合、両者を密着させることができず、電池の性能が低下します。
研究チームは、すべての-固体-状態の電池用の柔軟な電解質膜の製造に関する研究を実施しました。 リチウムイオンの移動を促進する特殊な液体を酸化ケイ素と混合すると、ソフトコンタクトレンズのようなガラス膜を形成することができます。 シリカの量を変えるだけで柔らかさを調整できます。
今回、研究チームは電解質膜に含まれる酸化ケイ素の量を半分にし、ゲルのようにしました-。 次に、紫外線にさらされると固化する樹脂と混合され、3Dプリンターを使用して成形することができます。
電解質中の酸化ケイ素の濃度を下げて電解質ゲル-のようにし、3Dプリンターでバッテリーを製造します（画像提供：東北大学、日本）
電解質、正極用のコバルト酸リチウム、負極用のチタン酸リチウムなどをゲル-のような材料に変えることで、3Dプリンターだけで電池を作ることができることが実験で確認されています。 約2時間で生産できると言われています。
材料をコーティングし、高温で加熱せずに紫外線を照射するだけで製造できるため、製造コストを大幅に削減できます。 軟質電解液は割れにくく、部材が伸縮しても柔らかくフィットします。
The trial-produced battery can be stably charged and discharged for more than 100 times. Safety has also been confirmed by fire tests, etc. Professor Honma said, "As long as the data is input, the size and shape can be changed at will."
実際のアプリケーションが直面している問題は、電解質のイオン伝導率が十分に高くないことです。 リチウムイオンはスムーズに移動できないため、瞬時に大量のエネルギーを放出することは困難です。
研究チームは、イオン伝導性を改善することを目的として、材料の組成を調整します。 開発されたバッテリー-を動力源とする車での実験は成功し、時速30キロメートルの最高速度に達しました。 研究者は、出力電力を増やすために繰り返し改善を行い、純粋な電気自動車への設置を検討します。 また、エネルギー密度の高い正極材料の開発にも力を入れていきます。
第一段階の目標は、センサーやウェアラブル端末の電源への実用化を実現することです。
