大阪府立大学于6月宣布已开发出有助于提高全固态电池能量密度的正极材料。该材料为通过添加低融点锂盐得到的非晶体的氧化物类正极活性物质，在大容量型全固态电池中使用该材料，成功完成了利用氧还原过程的大容量充放电的实证研究。

以往全固体电池中的电极活性物质采用锂离子电池中使用的结晶性过渡金属氧化物，想要实现锂离子电池的正极活性物质的高容量化，由过渡金属和氧气二者的氧化还原反应得到的电荷补偿必不可少，然而从未有人成功将这一电荷补偿应用在全固态电池上。另外，以往的固体电池中必须混合大量的固体电解质，这也是导致电池能量密度下降的主要原因。

（图片均来自雅虎）

与电解液型电池相比，全固态电池中，电极和电解质之间的接触性不佳，而且难以形成锂离子的传导路径。另外，全固态电池工作时，电极-电解质界面的构建尤为重要，需要开发出适合全固态电池的新型电极活性物质。

因此，研究小组专注于全固态电池的高容量化以及固体界面的构建，通过复合低融点的锂盐得到非晶体的正极活性物质，开发出最适合全固态电池的高成形性正极活性物质。具体而言，将硫酸锂（Li₂SO₄）混入锂过量正极（Li₂RuO₃），制作出嵌有数纳米尺寸的Li₂RuO₃结晶的Li-Ru-S-O非晶体材料。

结构分析的结果表明，非晶体部分同时具有电极活性物质以及构建固体电解质（离子导体）与固体接触界面的两种功能。此外，将该材料用作全固态电池的正极材料，并对其工作特性评价后发现，除过渡金属钌(Ru)的氧化还原反应之外还伴有氧气的氧化还原反应，从而产生大容量充放电。

本研究于世界上率先发现了用于大容量型（粉末成形型）全固态电池的高容量充电放电材料，其可同时伴有氧气的氧化还原的二电子反应。

以往的大容量型全固态电池（左）和采用此次开发的高容量正极材料的大容量型全固态电池（右）

此次的成果同时使固体电解质和氧化物类正极活性物质具有成形性，通过添加低融点的固体电解质硫酸锂得到非晶体的正极活性物质，成功使正极活性物质同时具有成形性和离子传导性。另外，通过赋予电极活性物质离子传导性，充电后的电极也具有高离子传导性，从而提高正极活性物质的利用率，实现了高容量化。而且，无需混入固体电解质，保持厚电极层也能发挥电池功能，有助于提高能量密度。

该研究小组今后计划将本次研究中使用的钌换成更廉价的元素，同时推进大量合成方法的开发，从而实现实用化。

大阪府立大学开发出实现全固态电池大容量化的电极材料