全固体電池

ジュースが入ったコップを固いゼリーに変えることで、倒れてもこぼれたり引火したりする心配がない次世代バッテリーです。

定義バッテリー内部で電気を運ぶ「電解質」を、液体の代わりに固い固体に変えた次世代の電池です。燃えやすい液体がないため発火や爆発のリスクが極めて低く、同じサイズにより多くのエネルギーを詰め込むことができます。

なぜ今のバッテリーは燃えてしまうのか？

チャプチャプと揺れるジュースを固いゼリーに固めてしまえば、コップが倒れても中身が飛び散ることはありません。私たちが普段使っているスマホや電気自動車（EV）のバッテリーもこれと似ています。従来の「リチウムイオン電池」は、電気を運ぶために油のように燃えやすい液体電解質で満たされています。

バッテリーに強い衝撃が加わったり内部の部品が傷ついたりすると、一瞬で高熱が発生してこの液体に火がついてしまいます。スマホのバッテリーが膨張したり、EVの火災が一気に燃え広がったりする原因は、まさにこの引火性の高い液体にあります。

全固体電池は、この危険な液体をセラミックスや岩石のような固い固体に変えました。燃える液体そのものが一切入っていないため、万が一バッテリーに穴が空いたり真っ二つに切られたりしても、爆発や発火が起きないという圧倒的な安全性を誇ります。

従来の液体バッテリーは、プラス極（正極）とマイナス極（負極）が直接触れ合うと大爆発を起こすため、間に薄いプラスチックの膜（セパレータ）を挟み、分厚い保護ケースで覆う必要がありました。安全を守るための壁が、バッテリー内部のスペースをかなり占領していたのです。

しかし、固体電解質は物質そのものが固いため、自らが正極と負極をしっかり隔てる頑丈な壁の役目を果たしてくれます。そのおかげで、かさばるセパレータや重い冷却パーツを大幅に減らすことができます。

不要な部品を減らして生まれた空きスペースには、エネルギーを生み出す材料をぎっしり詰め込めます。同じ大きさでもはるかに多くの電気を蓄えられるため、電気自動車に搭載すれば1回の充電で走れる航続距離を飛躍的に伸ばすことが可能になります。

もう少し正確に言うと、固体の中でイオン（電気を帯びた粒）を素早く移動させることは、液体の中を動かすよりもはるかに難しい課題です。水中を軽快に泳ぐよりも、固い岩の隙間をすり抜けて進むほうがずっと大変なのと似ています。

また、バッテリーは充電と放電を繰り返すたびに、材料がごくわずかに膨らんだり縮んだりします。このとき、固体電解質と電極の間にミクロな隙間ができてしまうと、電気がうまく通らなくなります。2つの固体同士が隙間なくピタッと完璧に密着していなければ、本来の性能を発揮できないのです。

現在、研究者たちはイオンが高速道路のようにスムーズに駆け抜けられる新しい固体材料を探し、固体同士の接触面をきれいに維持する技術を集中的に研究しています。製造コストを下げ、量産技術を確立することが実用化への最大のカギとなっています。

✕ 誤解

全固体電池は、バッテリーの外側のケースだけを固い金属や固体で作った電池のことだ。

✓ 事実

外側のカバーではなく、バッテリー内部で電気を運ぶ核心の材料である「電解質」を液体から固体に変えた電池です。

1 スマートフォンに採用されれば、バッテリーが膨張する心配がなく、安全に長持ちさせることができます。

2 電気自動車（EV）に搭載されれば、火災のリスクを劇的に減らし、1回の充電で走れる航続距離を大幅に伸ばせます。

💡 つまりひとことで

バッテリー内部の燃えやすい液体を固い不燃性の固体に変えることで、発火のリスクをなくし、より多くのエネルギーを詰め込めるようにした次世代の電池技術です。