Post on 18-Oct-2020
低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づく
イノベーション政策立案のための提案書
国立研究開発法人科学技術振興機構低炭素社会戦略センター
Proposal Paper for Policy Making and Governmental Actiontoward Low Carbon Societies
蓄電池システム(Vol.8)-全固体リチウムイオン電池の製造コスト計算と研究課題-
Secondary Battery System (Vol.8):Cost Evaluation and Technological Challenges of an All-solid-state Lithium-ion Battery
令和2年 3月
LCS-FY-2019-PP-12
国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
リチウムイオン電池(LIB) 、電 動 の 動体用電 発電・ 力発電 の
可能エネルギーを に するための 蓄電システムに 用 お 、 可能 低
炭素社会の実現に る 要 技術要素の 1 で る し し、LIB に 可 性の 機電解 が
いるため ・ 電した 合に発 ・ 発を る とが る
年、LIB の エネルギー密度化とと に 全性に する要 が る 、 機電解 の代
に 機固体電解質を用いる が 目 いる 本提案書で 、電解質に硫化物系固体電解
質を用いた全固体 LIB に を 、 ネート セルを 計し 製造コストを計算した の
結果、全固体 LIB の現 デルの製造コスト 6 1 35 6 /W h で 、 LIB(14 /W h )の
4 25 い で た 全固体 LIB の製造コストが る とし 、(1)固体電解質
の価 が い と、(2)固体電解質の 用 が い と、(3)硫化物系固体電解質を用いる と
によ る製造プロセスコストが い とが る 製造コストと電池性能の要 水 を
たす全固体 LIB とするに 、 の物性( リチウムイオン 性、化学 ・電 化学
性、低 プ スで を形成し る 性 )を し、 、 価に提 し る製
造プロセスと る固体電解質材料を する とが 要で る
S u m m a r y T h e l i t h i u m - i o n b a t t e r y ( LIB) i s u s e d i n s t a t i o n a r y p o w e r s t o r a ge s y s t e m s t o s t a b l y s u p p l y r e n e w a b l e
e n e r gy s u c h a s s o l a r p o w e r a n d w i n d p o w e r , a n d i n m o b i l e p o w e r s o u r c e s s u c h a s e l e c t r i c v e h i c l e s , a n d i s a n i m p o r t a n t t e c h n i c a l e l e m e n t i n a c h i e v i n g a s u s t a i n a b l e l o w c a r b o n s o c i e t y . H o w e v e r , b e c a u s e LIB c o n t a i n s a f l a m m a b l e o r ga n i c e l e c t r o l y t e , t h e r e i s a c o n c e r n t h a t l e a ka ge o r a n i n t e r n a l s h o r t - c i r c u i t o r o v e r c h a r gi n g m a y c a u s e i gn i t i o n o r e x p l o s i o n . In r e c e n t y e a r s , a s t h e e n e r gy d e n s i t y o f LIBs h a s i n c r e a s e d a n d t h e d e m a n d f o r s a f e t y h a s i n c r e a s e d , a t t e m p t s t o u s e i n o r ga n i c s o l i d e l e c t r o l y t e s i n s t e a d o f o r ga n i c e l e c t r o l y t e s h a v e ga i n e d a t t e n t i o n . In t h i s p r o p o s a l a l a m i n a t e d c e l l w a s d e s i gn e d a n d t h e m a n u f a c t u r i n g c o s t w a s c a l c u l a t e d w i t h a f o c u s o n a n a l l - s o l i d - s t a t e LIB u s i n g a s u l f i d e - b a s e d s o l i d e l e c t r o l y t e a s t h e e l e c t r o l y t e . A s a r e s u l t , t h e m a n u f a c t u r i n g c o s t o f t h e c u r r e n t m o d e l o f a n a l l - s o l i d - s t a t e LIB i s 6 1 t o 35 6 J P Y / W h , w h i c h i s a b o u t 4 t o 25 t i m e s h i gh e r t h a n t h e c o n v e n t i o n a l LIB ( 14 J P Y / W h ) . T h e m a i n r e a s o n s f o r t h e h i gh m a n u f a c t u r i n g c o s t o f a l l - s o l i d - s t a t e LIBs a r e ( 1) t h e h i gh p r i c e o f t h e s o l i d e l e c t r o l y t e , ( 2) t h e l a r ge a m o u n t o f s o l i d e l e c t r o l y t e u s e d , a n d ( 3) t h e h i gh c o s t o f t h e m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s n e c e s s i t a t e d b y u s i n g a s u l f i d e - b a s e d s o l i d e l e c t r o l y t e . T o a c h i e v e a n a l l - s o l i d LIB t h a t m e e t s t h e r e q u i r e d l e v e l s o f m a n u f a c t u r i n g c o s t a n d b a t t e r y p e r f o r m a n c e , i t i s i m p o r t a n t t o p r o d u c e a s o l i d e l e c t r o l y t e m a t e r i a l h a v i n g t h e d e s i r e d p h y s i c a l p r o p e r t i e s ( go o d l i t h i u m i o n c o n d u c t i v i t y , c h e m i c a l a n d e l e c t r o c h e m i c a l s t a b i l i t y , f l e x i b i l i t y t o f o r m a go o d i n t e r f a c e w i t h l o w p r e s s u r e p r e s s i n g) a n d h a v i n g a m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s t h a t c a n o p e r a t e a t a l o w c o s t .
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
概要 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. リチウムイオン電池 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. 1 LIB の構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2. 2 電解質に 要 物性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3. 電解質材料の と研究動向 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3. 1 系電解質 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3. 2 固体電解質 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
4 . 全固体 LIB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 . 1 全固体 LIB の構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 4 . 2 機固体電解質の . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5 . 全固体 LIB の製造コストの計算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 . 1 評価用電池の 計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 . 2 評価用電池の デルの 計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 . 3 評価用電池の製造プロセス 計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5 . 4 製造コスト計算結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6 . 全固体 LIB の技術課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6 . 1 製造コスト低 に る課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 6 . 2 機固体電解質の課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
7. とめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 7. 1 製造コスト計算結果に い . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 7. 2 低コスト化に向け . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
8 . の課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
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低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
1
1 .
リチウムイオン電池(LIB) 、 ル水素電池 蓄電池、 クス ロー電池、 トリ
ウム硫 電池 の の実用 次電池と 体 た 質 た のエネルギー密度
が 、 ・ 化する とが可能で る た、 電が 、サイクル
い のよ 特 、スマート ン、 電 、 ート コン の ータ ル機
用電 の 、 用途に 用 いる た、LIB 、電 動 (E V ) の 動体用電
発電・ 力発電 の 可能エネルギーを に するための 蓄電システム
に 用 お 、低炭素社会の実現に る 要 技術要素の 1 で る し し、LIB に
可 性の 機電解 が いるため ・ 電した 合に発 ・ 発を
る とが る 年、LIB の エネルギー密度化とと に 全性に する要 が る
、 機電解 の代 に 機固体電解質を用いる が 目 いる 本提案書で 、電解
質に硫化物系固体電解質を用いた LIB に い 、 ネート セルを 計し 製造コストを計算
し、低コスト化に る技術課題を にする とを目 とする
2 . ム 電池
2.1 L I B の LIB 、 極・ 極の活物質にリチウムイオンを た する とがで るホスト構造
を する材料を用い、 の電極 でリチウムイオンを する とで 電が る
次電池で る LIB 、 に、 極、 極、 極 極 を るセ ータ、および、 電
極とセ ータの を たす電解質で構成 る 電解質 、電極 でのリチウムイオンの
を可能にする ので 、 に 機電解 とリチウム で構成 た 系電解質が用い
いる 系電解質 、 炭 エステルのエチ ン ー ネート(E C ) プロ
ン ー ネート(P C )と、 炭 エステルで るジ チル ー ネート(D M C ) エチル チ
ル ー ネート(E M C )とを 合した 機 に、Li P F 6 のリチウム を 1M 度 解 た
機電解 を ースとし お 、用途 に に が いる 本提案書で 、
のよ 系電解質を用いたリチウムイオン電池を LIB と す 2.2 電 に
LIB の電解質に 要 物性とし 、 リチウムイオン が い と、 用可能 度
が い と、 全性( 性、 性)が い と、 電 が い と( 極 極で
化 に い と)、 化学 に で る と、 価で る と が る
[ 1] リチウムイオン に い 、リチウムイオンの が の指 とし 用 いる[ 1]
電解質 におい 、イオン( チオンおよび た ア オン)が リアと 電荷を
とで電 が る で、 るイオンによ る電 の 合を のイオンの t とい (0 t 1) 上 したよ に、LIB 極 極 でリチウムイオンを す とによ 電池
を るため、リチウムイオンの が リアと る とが しい し し、 LIBで 電池 に し い ウンターア オン リアとし 動し し の と
機電解 で たリチウムイオンのイオン が い と し 、 LIB のリ
チウムイオンの t 0. 5 で る[ 1,2] た、LIB の 用 度 用途によ るが、 30 6 0 で 動し る とが し
いと る[ 1] し し、 LIB の 系電解質 、 で 機電解 の 発 化が
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す 、低 で リチウムイオン が低 する 向に るため、 ・低 で 電池性能
が低 する の と 、 C o 系 極、炭素系 極を用いた LIB の 合、 電 に
おける 度 10 4 5 と る[ 3] に、 機電解 可 性で るため、 け
で 、 電した 合に 発 発が る と いる[ 4 ] 、
機電解 電池電 が 4 . 2V 上に ると 解し し ため[ 5 ] 、 エネルギー密度の電池
計におい 電極材料の に制 が る のよ に、 LIB に 用 る 系電解質に した課題が るが、 る 性能化
に向け 開発が進め いる 年、LIB の エネルギー密度化とと に 全性に する要
が る 、電解質の アプローチする に 目が集 いる
3 . 電 の 向
電解質 、 の形 系電解質と固体電解質に る 3.1 電
系電解質に い 、 に、 ー ネート系、エーテル系、 トリル系、ジ トリル系、ス
ルホン系 の に 1M 度のリチウム を 解 た 機電解 系と、 と
る 発性のイオン 体系が いる 特に 全性の向上を目 とし 、 性電解質
よ リチウム の 、水系電解質の開発、新 の 用 の研究が
いる[ 6 ] 年、 の に よ のリチウム を 解 た電解 ( 度電解 )
が開発 、水 リン トリ チル を用いた 度電解 が発 リスクを低 る
とい とが報告 いる[ 7,8 ] 3.2 電 固体電解質 、 の構成成 の 機 リマー系と 機固体系に る
(1) 機 リマー系 機 リマー系に 、 機 リマーと電解質 の る 固体 子電解質(P P E )と、
P P E に可 とし 機 を た 子 ル電解質(G P E )が る 機 リマーとし 、
に、 リエチ ンオ シ (P E O )系、 化 リデン(V D F )と 化プロ ン(H F P )のコ リマー(P ( V D F - H F P ) )系、 リ チル タクリル (P M M A ) リアクリロ トリル(P A N )
のアクリル系 が る G P E 、P P E のリチウムイオン を向上 る方策とし
開発 た が 、P E O 系 P ( V D F - H F P ) 系の 機 リマーを用いた G P E 、実用 LIBに 用 いる[ 9 ] のよ 機 リマー系固体電解質を用いた LIB が に
るが、 機材料で構成 るため、 とし 発 のリスク する (2) 機固体系
材料の 機固体系に い 、 の材料が いる 体 に 、 化物系、硫化物系、水
素化物系、 ロ ン化物系、ホウ ・リン 系 が 、特に 化物系と硫化物系が
に いる 1 にい の 機固体電解質を する 化物系 、化学 および電 化学 性 お 、P e r o v s ki t e 、N A S IC O N 、LIS IC O N
、G a r n e t の結 性材料 スセ クス材料を に いる でのリチウ
ムイオン 10- 6 10- 3 S c m - 1 度で 、 LIB の 系電解質(10- 2 S c m - 1)と 低
い
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硫化物系 、 化物系よ リチウムイオン (10-4 10-2 S cm-1)が い 向に 、Thio-LISICON 、LGPS(Li10GeP2S12) 、Argyrodite 、Li7P3S11 の結 性材料、 た、Li2S-P2S5系
の スセ クス材料 ス材料 が いる 硫化物系 材料 体が
可 性を するので、 での プ スによ 固体 固体 を形成し す 、粒aを 制する とが可能で る
電 の
a) 結 体におい 2 上の 結 の に する での電 の と
/
゙
モル
h
゙
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゙
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゙
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す 、低 で リチウムイオン が低 する 向に るため、 ・低 で 電池性能
が低 する の と 、 C o 系 極、炭素系 極を用いた LIB の 合、 電 に
おける 度 10 4 5 と る[ 3] に、 機電解 可 性で るため、 け
で 、 電した 合に 発 発が る と いる[ 4 ] 、
機電解 電池電 が 4 . 2V 上に ると 解し し ため[ 5 ] 、 エネルギー密度の電池
計におい 電極材料の に制 が る のよ に、 LIB に 用 る 系電解質に した課題が るが、 る 性能化
に向け 開発が進め いる 年、LIB の エネルギー密度化とと に 全性に する要
が る 、電解質の アプローチする に 目が集 いる
3 . 電 の 向
電解質 、 の形 系電解質と固体電解質に る 3.1 電
系電解質に い 、 に、 ー ネート系、エーテル系、 トリル系、ジ トリル系、ス
ルホン系 の に 1M 度のリチウム を 解 た 機電解 系と、 と
る 発性のイオン 体系が いる 特に 全性の向上を目 とし 、 性電解質
よ リチウム の 、水系電解質の開発、新 の 用 の研究が
いる[ 6 ] 年、 の に よ のリチウム を 解 た電解 ( 度電解 )
が開発 、水 リン トリ チル を用いた 度電解 が発 リスクを低 る
とい とが報告 いる[ 7,8 ] 3.2 電 固体電解質 、 の構成成 の 機 リマー系と 機固体系に る
(1) 機 リマー系 機 リマー系に 、 機 リマーと電解質 の る 固体 子電解質(P P E )と、
P P E に可 とし 機 を た 子 ル電解質(G P E )が る 機 リマーとし 、
に、 リエチ ンオ シ (P E O )系、 化 リデン(V D F )と 化プロ ン(H F P )のコ リマー(P ( V D F - H F P ) )系、 リ チル タクリル (P M M A ) リアクリロ トリル(P A N )
のアクリル系 が る G P E 、P P E のリチウムイオン を向上 る方策とし
開発 た が 、P E O 系 P ( V D F - H F P ) 系の 機 リマーを用いた G P E 、実用 LIBに 用 いる[ 9 ] のよ 機 リマー系固体電解質を用いた LIB が に
るが、 機材料で構成 るため、 とし 発 のリスク する (2) 機固体系
材料の 機固体系に い 、 の材料が いる 体 に 、 化物系、硫化物系、水
素化物系、 ロ ン化物系、ホウ ・リン 系 が 、特に 化物系と硫化物系が
に いる 1 にい の 機固体電解質を する 化物系 、化学 および電 化学 性 お 、P e r o v s ki t e 、N A S IC O N 、LIS IC O N
、G a r n e t の結 性材料 スセ クス材料を に いる でのリチウ
ムイオン 10- 6 10- 3 S c m - 1 度で 、 LIB の 系電解質(10- 2 S c m - 1)と 低
い
4 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
4
研究動向 機固体電解質を用いた LIB(全固体 LIB) 、固体電解質のイオン が低い と 電解
質 電極 の固体 固体 の が い と によ が る を
低 るに イオン を る とが 案と 、ス タ を用い 電極 を
形成した電池形 ( 電池)が た[ 32] 19 8 3 年に Li 3. 6 S i 0. 6 P 0. 4 O 4 を固体電解質と
し 用いた 電池が め 報告[ 33] 、 に Li P O N (Li 3. 3P O 3. 8 N 0. 22) の 化物系
化物系の固体電解質を用いた が報告 た[ 32] 年で 実用化が進め お 、
センサ 体 機 に する 電 用途、 た、Io T センサ用電 とし 期
いる[ 32] し し、 の形 の電池 電極 いため LIB よ が い
LIB の を るに 電極を した電池形 ( ルク 電池)とする 要が る
ルク の全固体 LIB を 動 るために が お 、特に、( i ) で
のイオン が い材料の と、( i i ) 固体電解質 電極 固体電解質 固体電解質 での
の低 に る研究が に いる 上 ( i ) の材料 に い 、上 したよ に の材料が いる 年、 にお
い 系電解質 た 上に いリチウムイオン を す硫化物系固体電解質が報告
[ 19 ,20,23] ( 1 )、 た、Li 2S - P 2S 5 系固体電解質に い 素を た ウ素を
た する とによ イオン を低 る と 性を向上 る と
がで る と 報告 [ 34 ] 、硫化物系材料に 目が集 いる 上 ( i i ) の の低 に い 、固体電解質 電極 の を し イオン
スを る とが 案と 、 電極活物質粒子の 上に固体電解質をコーティング
する のよ にし 、固体電解質と電極活物質を複合化する とが いる[ 2] た、
硫化物系固体電解質に い 結 る とが可能で 、 による 密化
いる[ 2] に、 年、Li 3P S 4 の硫化物系固体電解質と Li C o O 2 の 極活物質の で
が る要 の解 が進め 、 の にイオン を する が る
とによ が する とが報告 た[ 35 , 36 ] 、 極活物質の に Li 4 T i 5 O 12
Li N b O 3 の 化物を 層とし する とで出力密度が LIB を る ル で
向上する と 報告 た[ 35 , 37] のよ 進 によ 、 ルク の全固体 LIB に い 硫化物系固体電解質を用い 実用化
に向けた が す す活発に いる[ 38 , 39 , 4 0]
国の政策動向 全固体 LIB 国 プロジェクト によ 研究が 進 いる ( i ) 米国で 、エネルギー省(D O E )のエネルギー先 研究計画 (A R P A - E )が全固体 LIB を
とした研究開発プロジェクト「IO N IC S 」を2016 年に開始し いる[ 4 1] D O E の 動 技術 (V T O )
が する 用電池の技術開発プロジェクトにおい 全固体LIBの研究開発テーマが
、2019 年 8 月に、4 3 のプロジェクトを に総 5 9 00 ル、 の 固体電池 のプロ
ジェクト(1A 固体電池材料開発、1B 固体電池 ール開発、1C 固体電池 デリング開発)に
計 15 00 ルの資 を 研究開発を る とを公 し いる[ 4 2] た、 国で 、 国エネルギー技術評価 (K E T E P )が 2012 年に策 した「E V 用エネルギ
ー システムロー マ プ」におい コア技術の 1 とし 全固体 LIB を 、政 算によ
る研究開発が 学・研究機 で いる[ 4 1] に、 国で 、第 13 次 5 年計画(2016 2020 年)の指 に基 いた「国 研究開
発計画」における プログ ムの 1 とし 全固体 LIB を いる[ 4 1]
5国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
5
( i i ) 国 日本におい 、新エネルギー・産業技術総合開発機構(N E D O )が 2018 年 6 月に全固体リチ
ウムイオン電池を早期に実用化するための研究開発プロジェクトの第 2 期をスタート た
プロジェクト 、科学技術振興機構(J S T )が 2010 年にスタート た「先 低炭素化技術開
発(A LC A )」の特 技術 「次世代蓄電池(A LC A - S P R IN G )」研究開発プロジェクトの
を いでお 、 動 ・蓄電池・材料 ー ー23 社および 学・公 研究機 15 法人が
し 、全固体 LIB の要素技術の 立 、プロトタイプセルでの材料特性 産プロセス・E Vの 合性を評価する技術の開発に ので 、 業総 100 を し いる
[ 4 3] プロジェクトで 、次世代全固体 LIB を用いた 用電池 クに い 、2030 年にエ
ネルギー密度 4 00W h /kg、8 00W h /L、コスト 1 /kW h とし る とを いる[ 4 1]体 開発目 とし 、2019 年 7 月の「2019 年度 N E D O 次世代電池・水素成果報告会」にお
い 、2022 年に、 系 極、炭素系 極、硫化物系固体電解質を用いた第 世代全固体電池で
4 5 0W h /L、 に次世代全固体電池で 8 00W h /L を目指す とを公 し いる[ 4 4 ]
4 . LIB
4 .1 L I B の 全固体 LIB 、 に、 極、 極、 極 極 を 、 を たす 機固体電解質
で構成 る( 1) の電池 LIB のセ ータと電解 の を 機固体電解質に
した ので 、電極 電極集電体と電極合 層で構成 、電極合 層 電極活物質と固体電
解質と イン ー で構成 る 動 LIB と 、電極 でリチウムイオンを
する とで 電が る
1 LIB の
4 .2 電 の 機固体電解質を LIB に 用した に、 のよ 果が期 る[ 2] ・ 性のため、 全性を め る
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
4
研究動向 機固体電解質を用いた LIB(全固体 LIB) 、固体電解質のイオン が低い と 電解
質 電極 の固体 固体 の が い と によ が る を
低 るに イオン を る とが 案と 、ス タ を用い 電極 を
形成した電池形 ( 電池)が た[ 32] 19 8 3 年に Li 3. 6 S i 0. 6 P 0. 4 O 4 を固体電解質と
し 用いた 電池が め 報告[ 33] 、 に Li P O N (Li 3. 3P O 3. 8 N 0. 22) の 化物系
化物系の固体電解質を用いた が報告 た[ 32] 年で 実用化が進め お 、
センサ 体 機 に する 電 用途、 た、Io T センサ用電 とし 期
いる[ 32] し し、 の形 の電池 電極 いため LIB よ が い
LIB の を るに 電極を した電池形 ( ルク 電池)とする 要が る
ルク の全固体 LIB を 動 るために が お 、特に、( i ) で
のイオン が い材料の と、( i i ) 固体電解質 電極 固体電解質 固体電解質 での
の低 に る研究が に いる 上 ( i ) の材料 に い 、上 したよ に の材料が いる 年、 にお
い 系電解質 た 上に いリチウムイオン を す硫化物系固体電解質が報告
[ 19 ,20,23] ( 1 )、 た、Li 2S - P 2S 5 系固体電解質に い 素を た ウ素を
た する とによ イオン を低 る と 性を向上 る と
がで る と 報告 [ 34 ] 、硫化物系材料に 目が集 いる 上 ( i i ) の の低 に い 、固体電解質 電極 の を し イオン
スを る とが 案と 、 電極活物質粒子の 上に固体電解質をコーティング
する のよ にし 、固体電解質と電極活物質を複合化する とが いる[ 2] た、
硫化物系固体電解質に い 結 る とが可能で 、 による 密化
いる[ 2] に、 年、Li 3P S 4 の硫化物系固体電解質と Li C o O 2 の 極活物質の で
が る要 の解 が進め 、 の にイオン を する が る
とによ が する とが報告 た[ 35 , 36 ] 、 極活物質の に Li 4 T i 5 O 12
Li N b O 3 の 化物を 層とし する とで出力密度が LIB を る ル で
向上する と 報告 た[ 35 , 37] のよ 進 によ 、 ルク の全固体 LIB に い 硫化物系固体電解質を用い 実用化
に向けた が す す活発に いる[ 38 , 39 , 4 0]
国の政策動向 全固体 LIB 国 プロジェクト によ 研究が 進 いる ( i ) 米国で 、エネルギー省(D O E )のエネルギー先 研究計画 (A R P A - E )が全固体 LIB を
とした研究開発プロジェクト「IO N IC S 」を2016 年に開始し いる[ 4 1] D O E の 動 技術 (V T O )
が する 用電池の技術開発プロジェクトにおい 全固体LIBの研究開発テーマが
、2019 年 8 月に、4 3 のプロジェクトを に総 5 9 00 ル、 の 固体電池 のプロ
ジェクト(1A 固体電池材料開発、1B 固体電池 ール開発、1C 固体電池 デリング開発)に
計 15 00 ルの資 を 研究開発を る とを公 し いる[ 4 2] た、 国で 、 国エネルギー技術評価 (K E T E P )が 2012 年に策 した「E V 用エネルギ
ー システムロー マ プ」におい コア技術の 1 とし 全固体 LIB を 、政 算によ
る研究開発が 学・研究機 で いる[ 4 1] に、 国で 、第 13 次 5 年計画(2016 2020 年)の指 に基 いた「国 研究開
発計画」における プログ ムの 1 とし 全固体 LIB を いる[ 4 1]
6 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
6
・ 系電解質と 、電解質 をリチウムイオンの が 動する のため、 ウンターア
オン による が に いと 、電池の性能向上 化が期 る ・ 系電解質よ ・低 での化学 性に るため、 LIB の制 を る
よ い 度 ( 30 100 )で 用で る可能性が る ・ 系電解質と 性の い電極材料、 電解 で 解 た 電解 を 解し し
材料 電 材料を 用で る可能性が 、 る エネルギー密度化が期
る ・ 電池構成材料が全 固体と るため、 イ ー 構造 b が 用で る可能性が 、電池構造
エネルギー密度の向上にアプローチする とに 期 る[ 32]
5 . LIB の ス の
本提案書で 、硫化物系固体電解質を用いた ルク の全固体 LIB に い 、 LIB の電池
と製造プロセスを にし 、 ネート の評価用電池と の製造プロセスを 計し、製
造コストを計算した で、現 の技術水 を した 計を現 デルと す 5 .1 電池の
2 に評価用 ネート 全固体 LIB の構成概 を す 評価用電池 、 セル( 極集電
体 極合 層 固体電解質層 極合 層 極集電体の に た構成)を複
た 層セルを ウチ材の で た構造とした た、 の セルに 子を し 、 層セ
ル におい 電 に に る とを した
2 LIB の ( )
(1)電池 法
2 に評価用電池の 形と 極集電体の 法を す 電池 法の V e r . 1 する製造プロセ
スを し 計し、V e r . 2 LIB の を にし 計した 現 デルにおい 、
電池 法 V e r . 1 の 計を現 デル 1 とし、V e r . 2 の 計を現 デル 2 とした
b ) で 、集電体の に 極合 層、 方の に 極合 層を形成した イ ー 電極と固体電解質層
を に 層した構造の とをい
電体
固体電解質
電体
7国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
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7
2 電池の 電 の
(2)電池構成
3 に現 デル 2 の電池構成を す 電極活物質 、 LIB と 、 極活物質に
Li ( N i 0. 8 5 C o 0. 12A l 0. 03) O 2(N C A と す)、 極活物質に (C 6 )を用いる のとした 固体電解質
、固体電解質層と電極合 層の を構成する ので 、 材層に い した
材料を する と お 、 層で る固体電解質を した る [ 4 5 ]で 、コスト計算を 化するためにい 材料を用いる のとした 固体電解質材料に
い 、 特 におい よ 用い いる硫化物系固体電解質 Li 2S - P 2S 5 系の 化学
性が いと る 75 Li 2S - 25 P 2S 5 を した 電極合 層の構成 、 、および、固体電
解質層の に い 、 アリング [ 4 6 ] を にし 計した た、 極活物質と硫化
物系固体電解質の を 制するため、 極活物質の に Li N b O 3 を する のとし
た
3 現 2 の電池
5 .2 電池の の 4 に評価用電池の デルの電池構成と製造 を す LIB に い 、全固体 LIBと の ウチ材 で 計した電池構成を す 全固体 LIB の現 デル 1,2 、
LIB の 6 7 度のエネルギー密度(18 9 19 4 W h /kg)を する 計と た 案 1 4 、
エネルギー密度を向上 るために現 デル 2 の を した ので 、 案 1 で
電極合 層を し、 案 2 で 製造 を向上 、 案 3 で 産 度 の 産
電 Ver.1 Ver.2
[mm×mm× mm] 113×108× 4 261×216× 8
電体 [mm×mm] 100×100 240×200
製
[g/ ]
[ ]
[ m]
電
[ ]
電
体
[ ]
Li(Ni0.85Co0.12Al0.03)O2 284
0.40 70
67.8 45.4
LiNbO3 1.7 0.4 0.3
゙ ゙ 電 11 2.7 6.4
固体電解質 75Li2S-25P2S5) 122 29.1 47.9
電体 Al 51 0.05 18
C6 189
0.32 80
57.4 53.3
゙ ゙ 14 4.3 5.6
固体電解質 75Li2S-25P2S5) 126 38.3 41.1
電体 Cu 72 0.07 8
固体電解質 固体電解質 75Li2S-25P2S5) 137 0.13 30
7.2
0.03
11
12
1,038 1.0
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
6
・ 系電解質と 、電解質 をリチウムイオンの が 動する のため、 ウンターア
オン による が に いと 、電池の性能向上 化が期 る ・ 系電解質よ ・低 での化学 性に るため、 LIB の制 を る
よ い 度 ( 30 100 )で 用で る可能性が る ・ 系電解質と 性の い電極材料、 電解 で 解 た 電解 を 解し し
材料 電 材料を 用で る可能性が 、 る エネルギー密度化が期
る ・ 電池構成材料が全 固体と るため、 イ ー 構造 b が 用で る可能性が 、電池構造
エネルギー密度の向上にアプローチする とに 期 る[ 32]
5 . LIB の ス の
本提案書で 、硫化物系固体電解質を用いた ルク の全固体 LIB に い 、 LIB の電池
と製造プロセスを にし 、 ネート の評価用電池と の製造プロセスを 計し、製
造コストを計算した で、現 の技術水 を した 計を現 デルと す 5 .1 電池の
2 に評価用 ネート 全固体 LIB の構成概 を す 評価用電池 、 セル( 極集電
体 極合 層 固体電解質層 極合 層 極集電体の に た構成)を複
た 層セルを ウチ材の で た構造とした た、 の セルに 子を し 、 層セ
ル におい 電 に に る とを した
2 LIB の ( )
(1)電池 法
2 に評価用電池の 形と 極集電体の 法を す 電池 法の V e r . 1 する製造プロセ
スを し 計し、V e r . 2 LIB の を にし 計した 現 デルにおい 、
電池 法 V e r . 1 の 計を現 デル 1 とし、V e r . 2 の 計を現 デル 2 とした
b ) で 、集電体の に 極合 層、 方の に 極合 層を形成した イ ー 電極と固体電解質層
を に 層した構造の とをい
電体
固体電解質
電体
8 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
8
を向上 る とに 製造 の 制 を LIB で し、 案 4 で 電極合
層 の固体電解質 を低 し 固体電解質層を する 計とした 、 案 1 4 の
要素を 合 デル 1 を 計し、 に、 電極材料に た デル 2、3 を 計した デル 1 3 、 LIB と た 上のエネルギー密度( デ
ル 1 278 W h /kg、 デル 2 4 4 1 W h /kg、 デル 3 78 8 W h /kg)を する 計と た
4 電池の の電池
5 .3 電池の ス 本提案書の ネート 全固体 LIB の製造プロセス 、 でに LC S で 成した LIBの製造プロセスを基にし、固体電解質に るプロセスを新たに 計し 構成した 3 に評価用
ネート 全固体 LIB の製造プロセスを す 固体電解質と 極活物質 し
する のとし、 の に い 特 の を し い のとした 全固体 LIB
来 現状モデル 現状モデル 改良案 改良案 改良案 改良案
電 6 6 6
[ h/ ]
[ ]
[ ]
[ ] 131 150 16
電 ver.2 ver.1 ver.2 ver.2 ver.2 ver.2 ver.2
ル [ ] 36 20 39 23 39 39 44
電 電 [ / ] 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6
[Wh/ ] 288 21 200 221 200 200 280
[ / ] 1,005 113 1,033 1,009 1,033 1,033 1,110
Wh/ で 製 [ ] 35 468 50 45 50 50 36
質 [ ] 66 64 64 64 88 64 64
現状モデル 固体電解質で電解質
ル 電 製造 製造 固体電解質
固体電解質
: 製造 来
電 6
質 固体電解質
質 固体電解質
電解質
製造
将来モデル 将来モデル 将来モデル
電 6 Li1.2Ti0.4Mn0.4O2
[ h/ ]
[ ]
[ ]
[ ]
電 ver.2 ver.2 ver.2
ル [ ] 26 18 57
電 電 [ / ] 3.6 3.0 2.2
[Wh/ ] 310 470 438
[ / ] 1,117 1,066 555
Wh/ で 製 [ ] 32 21 23
質 [ ] 88 88 88
現状モデル 改良案 電改良案
電改良案
固体電解質
将来 電 [ ] [ ]
製造
電解質
質 固体電解質
質 固体電解質
電
9国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
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9
、固体電解質 、セル 層・プ ス を 極活物質 コーティング 、
特 ([49] )を にし 機 構成と を した 固体電解質ス リー化 と
固体電解質 、 LIB の電極合 のス リー化 と を基に 計した セル
層・プ ス 、 特 ([50] )を にし 機 構成と を した 体
に 、スタ ング を用い 電極シートを に 層セルを形成し、プ ス機を用
い 、 4MPa で 1 プ スする のとした で した いため、現
デル 1 で 現 産 るプ ス機を 用で るよ 電池 法 Ver.1 の 計とした た、
評価用電池の固体電解質 硫化物系で るため、 で で 、水 と すると硫化
水素 スが発 する のため、固体電解質を に い 、 LIB の製造 よ
しい制 と る を し、 制 に る をオ サイトに める の
とした 評価用 ネート 全固体 LIB の 産 、年産 10GWh の製造プ ントを した た、
現 デルの評価用電池の に い 64 ( 極活物質基 )と した 製造コスト 、
製造 に 動 と固 めた 動 、 する 材料 と、製造に要する電力・
料・ 業用水 の用 る 固 、製造プロセスを構成する製造機 に基
と、 の 業に 要 人 算出した人 る
の ス
. ス
(1)現 デル 5 に LIB と評価用全固体 LIB の現 デル 1,2 の製造コスト計算結果を す 固体電解
質 75Li2S-25P2S5 産化 い いため、現 デル 1,2 で 固体電解質価 を 10,000100,000 kg と し 計算した 全固体 LIB の現 デル 1 の製造コスト 89 356 Wh、現 デル 2 61 328 Wh で 、 LIB(14 Wh)の 4 上 い と た 特に
材料 と が で 、 材料 に い 固体電解質の価 に る と
が た 現 デル 1 と現 デル 2 エネルギー密度に い い し し、 4 に すよ
に、現 デル 1 、現 デル 2 よ 電池 法が 、電池 1 た の が 1 10
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
8
を向上 る とに 製造 の 制 を LIB で し、 案 4 で 電極合
層 の固体電解質 を低 し 固体電解質層を する 計とした 、 案 1 4 の
要素を 合 デル 1 を 計し、 に、 電極材料に た デル 2、3 を 計した デル 1 3 、 LIB と た 上のエネルギー密度( デ
ル 1 278 W h /kg、 デル 2 4 4 1 W h /kg、 デル 3 78 8 W h /kg)を する 計と た
4 電池の の電池
5 .3 電池の ス 本提案書の ネート 全固体 LIB の製造プロセス 、 でに LC S で 成した LIBの製造プロセスを基にし、固体電解質に るプロセスを新たに 計し 構成した 3 に評価用
ネート 全固体 LIB の製造プロセスを す 固体電解質と 極活物質 し
する のとし、 の に い 特 の を し い のとした 全固体 LIB
来 現状モデル 現状モデル 改良案 改良案 改良案 改良案
電 6 6 6
[ h/ ]
[ ]
[ ]
[ ] 131 150 16
電 ver.2 ver.1 ver.2 ver.2 ver.2 ver.2 ver.2
ル [ ] 36 20 39 23 39 39 44
電 電 [ / ] 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6
[Wh/ ] 288 21 200 221 200 200 280
[ / ] 1,005 113 1,033 1,009 1,033 1,033 1,110
Wh/ で 製 [ ] 35 468 50 45 50 50 36
質 [ ] 66 64 64 64 88 64 64
現状モデル 固体電解質で電解質
ル 電 製造 製造 固体電解質
固体電解質
: 製造 来
電 6
質 固体電解質
質 固体電解質
電解質
製造
将来モデル 将来モデル 将来モデル
電 6 Li1.2Ti0.4Mn0.4O2
[ h/ ]
[ ]
[ ]
[ ]
電 ver.2 ver.2 ver.2
ル [ ] 26 18 57
電 電 [ / ] 3.6 3.0 2.2
[Wh/ ] 310 470 438
[ / ] 1,117 1,066 555
Wh/ で 製 [ ] 32 21 23
質 [ ] 88 88 88
現状モデル 改良案 電改良案
電改良案
固体電解質
将来 電 [ ] [ ]
製造
電解質
質 固体電解質
質 固体電解質
電
10 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
10
度で るため、年産 (10G W h /y )が 合に 製 を現 デル 2 の 9 産し
け 、 に した が 要と る のため、現 デル 1 現 デル 2と 28 /W h い と た 現 デル 2 を基 にし る
5 LIB LIB の現 1 , 2 の ス
4 に LIB と評価用全固体 LIB の現 デル 2 の 材料 の を す で 、固体
電解質の価 を 10,000 /kg と した 合の 材料 を す 現 デル 2 の 材料 におい
、 極合 層が全体の 39 (14 . 8 /W h )、 極合 層 30 (11. 8 /W h )、固体電解質層
27 (10. 5 /W h )を めた 4 におい 、 極合 層と 極合 層の 材料 に い 、
LIB と の電極活物質 の成 の 用と固体電解質の 用を け す の電極活物
質 の 用に い 、 LIB( 極 5 . 1 /W h 、 極 1. 9 /W h )と の ( 極 5 . 3/W h 、 極 2. 1 /W h )で た の固体電解質に い よ 用 合が
、 極合 層全体の 6 4 (9 . 5 /W h )と 極合 層全体の 8 2 (9 . 7 /W h )で た 電池
全体の固体電解質の 材料 を とめると、29 . 7 /W h と 、 材料 全体の 76 を めた
4 LIB LIB の現 2 の の ( 電 1 0 , 0 0 0 / k g た )
来 現状モデル 現状モデル
電 6 6 6
ル ゙ [Wh/ ] 287 189 194
体 ル ゙ [Wh/ ] 661 419 452
固体電解質 [円/ ] -
[円/Wh] 11
[円/Wh] 0.5 7.1 6.2
固 [円/Wh] 1.7 37 15
[円/Wh] 0.4 5.7 0.8
[円/Wh] 14
固体
製造
電
11国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
11
5 に現 デル 2 の の を す 現 デル 2 の におい 、セル 層・プ
ス が全体の 44 (6.8 Wh)を め、次いでオ サイトが 35 (5.3 Wh)を めた
オ サイト 上 したよ に製造 の 制 に る を 硫化物系固体電解質 、
で イオン 性を し、 た、材料 体が 、 にし プ
スする とで を形成し ると る 方、水との 性が い のよ 特性
、硫化物系固体電解質を用いた全固体 LIB の製造に 、 プ スと固体電解質 の
制 が 要で るが、 が現 デルにおい を に し上 る要 と た
現 の の
(2) 案 6 に評価用全固体 LIB の現 デル 2 の電池 計・製造プロセスの を した
案 1 4 の製造コスト計算結果を す 固体電解質 75Li2S-25P2S5 の価 に い 、 、 産
化す よ 価に る とを し 3,000 10,000 kg と した 全固体 LIB の 案 1の製造コスト 35 52 Wh、 案 2 33 48 Wh、 案 3 22 43 Wh、 案 4
29 39 Wh で た 6 に評価用全固体 LIB の現 デル 2 と 案 1 4 の製造コスト
の を す で 、固体電解質の価 を 10,000 Wh と した 合の製造コストを
す 案 1 4 の製造コストに い 、電極合 層の を現 デル 2 の 2 とする と
( 案 1)で現 デル 2 と 15 低 し、製造 を 64 88 とする と( 案
2)で 21 、 産 の向上と固体電解質 の 制 の ( 案 3)によ 30 、
固体電解質の 低 ( 案 4)によ 36 低 した の結果 、 材料 の 制
に 固体電解質の を低 する と、 た、 ・用 の 制に 産 を向上
る とと固体電解質 の 制 を LIBの製造 ル で する とが
要で る とが た
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
10
度で るため、年産 (10G W h /y )が 合に 製 を現 デル 2 の 9 産し
け 、 に した が 要と る のため、現 デル 1 現 デル 2と 28 /W h い と た 現 デル 2 を基 にし る
5 LIB LIB の現 1 , 2 の ス
4 に LIB と評価用全固体 LIB の現 デル 2 の 材料 の を す で 、固体
電解質の価 を 10,000 /kg と した 合の 材料 を す 現 デル 2 の 材料 におい
、 極合 層が全体の 39 (14 . 8 /W h )、 極合 層 30 (11. 8 /W h )、固体電解質層
27 (10. 5 /W h )を めた 4 におい 、 極合 層と 極合 層の 材料 に い 、
LIB と の電極活物質 の成 の 用と固体電解質の 用を け す の電極活物
質 の 用に い 、 LIB( 極 5 . 1 /W h 、 極 1. 9 /W h )と の ( 極 5 . 3/W h 、 極 2. 1 /W h )で た の固体電解質に い よ 用 合が
、 極合 層全体の 6 4 (9 . 5 /W h )と 極合 層全体の 8 2 (9 . 7 /W h )で た 電池
全体の固体電解質の 材料 を とめると、29 . 7 /W h と 、 材料 全体の 76 を めた
4 LIB LIB の現 2 の の ( 電 1 0 , 0 0 0 / k g た )
来 現状モデル 現状モデル
電 6 6 6
ル ゙ [Wh/ ] 287 189 194
体 ル ゙ [Wh/ ] 661 419 452
固体電解質 [円/ ] -
[円/Wh] 11
[円/Wh] 0.5 7.1 6.2
固 [円/Wh] 1.7 37 15
[円/Wh] 0.4 5.7 0.8
[円/Wh] 14
固体
製造
電
12 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
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12
6 LIB の 案 1 4 の ス
6 LIB の現 2 案 1 4 の ス の
( 電 1 0 , 0 0 0 / k g た )
(3) デル 7 に評価用全固体 LIB の デル 1 3 の製造コスト計算結果 c を す 固体電解質 75 Li 2S -25 P 2S 5 の価 に い 、 案 1 4 と 、3,000 10,000 /kg と した 上 した 案
1 4 の要素を 合 計した デル 1 の製造コスト 11 17 /W h 、 に
電極材料を用いた デル 2 7. 7 11 /W h 、 デル 3 5 . 8 9 . 2 /W h で た
のよ に、 デル 1 3 のよ 電池 計・プロセス 計にする とがで 、 LIB の
製造コスト(14 /W h )を る可能性が る
c ) デル 2、3 の電極材料の価 に い のよ に した
Li 1. 2T i 0. 4 M n 0. 4 O 2 N C A と 、S i C 6 の 1. 5 、S 30 /kg、Li 10,000 /kg
0
10
20
30
40
50
60
70
現状モデル2 改良案1 改良案2 改良案3 改良案4
製造
コスト[円
/Wh]
現状モデル 改良案 改良案 改良案 改良案
電 6
ル ゙ [Wh/ ] 194 219 194 194 252
体 ル ゙ [Wh/ ] 452 495 452 452 631
固体電解質 [円/ ]
[円/Wh]
[円/Wh] 6.2 5.5 5.4 0.9 4.4
固 [円/Wh] 15 13 13 2.7 11
[円/Wh] 0.8 0.7 0.7 0.4 0.6
[円/Wh]
現状モデル 電 製造 製造 固体電解質
6
電
製造
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低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
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13
7 LIB の 1 3 の ス
6 . LIB の
6 .1 ス 低 に 上 したよ に、評価用全固体 LIB の現 デル 2 の製造コスト 材料 と が い
の 要 、 材料 に い (1)固体電解質の価 が い と、(2)固体電解質の 用
が い と、 に い (3)硫化物系固体電解質を用いる とによ る製造プロセス
( プ ス、固体電解質 の 制 )に るコストが い とで ると 、
の要素に い 低コスト化を した (1)固体電解質の価 固体電解質 上 したよ に 産化に い いため、本提案書で 構成材料の 価
を にし したが、実 に の 度の価 に る で る 評価用電池の硫
化物系固体電解質 75 Li 2S - 25 P 2S 5 Li 2S と P 2S 5 で構成 る を構成する硫 リン
価 材料で るため、低価 で提 る とが期 る し し、Li 2S リチウムを
と 製造に硫化水素 スを 用する と 、 価に に いと る た、固
体電解質の製造に い 、現 いる ル法による合成 産性が低
産が と る のため、低価 とするに 、 料が 価で 、 産に
した製法と る固体電解質を開発する とが 要で る の結果によ 、 LIB の製
造コストを実現するために 3,000 /kg を る価 での提 が め る とが た (2)固体電解質の 用
7 に評価用電池の電池 と 材料 ・エネルギー密度を す 現 デル 2 の電池
LIB と で る し し、 極合 層(固体電解質を )に い 、 LIB全体の 4 3 で るに し、現 デル 2 29 で 全体に める 合が い た、
LIB のセ ータと電解 の の 電池全体の 14 で るのに し、 に する現
デル2の固体電解質 37 ( 極合 層 12 極合 層 12 固体電解質層 13 )
める 電池全体に める固体電解質の が る要 とし 、 機固体電解質の密度
系電解質よ 、 LIB の 系電解質と 度の体 を用いた 合で 電池に める
電解質の が い と、 た、 電極合 層 に める固体電解質の構成 が い と
固体電解質層が 固体電解質の 用 が い とが る 電極合 の固体電解質 、
将来モデル 将来モデル 将来モデル
電 6 Li1.2Ti0.4Mn0.4O2
ル ゙ [Wh/ ] 278 441 788
体 ル ゙ [Wh/ ] 676 1,027 979
固体電解質 [円/ ]
[円/Wh]
[円/Wh] 0.6 0.3 0.3
固 [円/Wh] 1.8 0.9 1
[円/Wh] 0.2 0.1 0.2
[円/Wh]
現状モデル 改良案 電改良案
電改良案
製造
電
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12
6 LIB の 案 1 4 の ス
6 LIB の現 2 案 1 4 の ス の
( 電 1 0 , 0 0 0 / k g た )
(3) デル 7 に評価用全固体 LIB の デル 1 3 の製造コスト計算結果 c を す 固体電解質 75 Li 2S -25 P 2S 5 の価 に い 、 案 1 4 と 、3,000 10,000 /kg と した 上 した 案
1 4 の要素を 合 計した デル 1 の製造コスト 11 17 /W h 、 に
電極材料を用いた デル 2 7. 7 11 /W h 、 デル 3 5 . 8 9 . 2 /W h で た
のよ に、 デル 1 3 のよ 電池 計・プロセス 計にする とがで 、 LIB の
製造コスト(14 /W h )を る可能性が る
c ) デル 2、3 の電極材料の価 に い のよ に した
Li 1. 2T i 0. 4 M n 0. 4 O 2 N C A と 、S i C 6 の 1. 5 、S 30 /kg、Li 10,000 /kg
0
10
20
30
40
50
60
70
現状モデル2 改良案1 改良案2 改良案3 改良案4
製造
コスト[円
/Wh]
現状モデル 改良案 改良案 改良案 改良案
電 6
ル ゙ [Wh/ ] 194 219 194 194 252
体 ル ゙ [Wh/ ] 452 495 452 452 631
固体電解質 [円/ ]
[円/Wh]
[円/Wh] 6.2 5.5 5.4 0.9 4.4
固 [円/Wh] 15 13 13 2.7 11
[円/Wh] 0.8 0.7 0.7 0.4 0.6
[円/Wh]
現状モデル 電 製造 製造 固体電解質
6
電
製造
14 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
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低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
14
リチウムイオン スを形成し る 度に する とが 要で る た、固体電解
質層 、 LIB のセ ータと 、電極 を るために る 度の を要する し し、
の 報告 お 、 が 要で る 電極合 層 に める固体電
解質の構成 を し、 、電極合 層の を した電池 計をする とが可能と 、
電池全体に める電解質の 用 を低 で る けで 、エネルギー密度の向上 期 で る
デル 1 、電極合 層 の構成 、固体電解質層の を LIB の電池構成に
計した ので 、電池全体に する 極合 層(固体電解質を )の 4 1 、
固体電解質(電極合 層 固体電解質層 ) 21 で る の 度 で固体電解質の 用
を す とがで 、 材料 を に低 で 、 た、 LIB のエネルギー密度が
る可能性が る
7 電池の電池
(3) 硫化物系固体電解質を用いる とによ る製造プロセスのコスト
プ ス 硫化物系固体電解質を用いた 合、電極活物質 固体電解質 固体電解質 固体電解質 で
を形成するために プ スをする 要が る 現 デル 2 の製造プロセス
のプ スで の電池を する 計で 、プ ス と 料 を合 タクトタイ
ム 3 と した の 合、年 10G W h /y の電池を 産するのにプ ス機が 370 要で
る 産性を するために 、 プロセスに する と 1 のプ スでの を
す とで 産 度を上 る とが 要で 、 製造プロセスを構築する とが め
る た、 を け るプ ス 価で るため、よ 低 で 形成をし る
固体電解質が い 、 るコスト ウンが期 で る
0
200
400
600
800
1,000
1,200
来LIB 固体LIB
現状 2
固体LIB
将来 1
電[g]
電解
固体電解質
電体
固体電解質
電体
固体電解質
[円/Wh] 11 39 15
ル ゙ [Wh/ ] 287 194 278
15国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
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15
固体電解質 の 制 上 したよ に硫化物系固体電解質を で 製造 の を制 し け
い 評価用電池の固体電解質 硫化物系の で 化学 性が いと るため、
現 デル 2 の製造プロセスで LIB の製造 を ースにし 固体電解質を
に い 素 スを用い 制 する 計とし、 の と の で 素 スを 用で
る のとした し し、 の 素 スを 用する電極合 層 固体電解質層の におい
、 化したス リー と ・ 製 るプロセスとし 用で
い のとしたため、 素 スの が した を するために 、電極合 層 固
体電解質層を成形・ 層する に を極力用い いよ にする とが 案で 、 LIB の
製法に に新た 製造プロセスを構築する とが め る し、新た 製造プロセ
スに い LIB と 上の 産 度が め る た、 LIB の製造 ルの
で とがで る固体電解質が 出 、 コスト ウンが期 で る 8 に評価用電池の製造コスト を す 案 3 、プ スに るタクトタイムを現
デル 2 の 1/6 にする によ 産 を し、 、製造 の 制 を LIB とし
計した ので る お、 産 の に 、 LIB の製造プロセスに した の
産 度が LIB と で向上し、セル 層 の電極シートの ン リングに い
LIB と ルと るとい のよ 計とす 、現 デル 2 の の
18 で低 する とがで る た、上 した電池 計 製造 の向上(6 4 8 8 )
計( デル 1)する とで、 LIB と 度 で を低 で る可能性が る
8 電池の ス
( 電 1 0 , 0 0 0 / k g た )
6 .2 電 の
機固体電解質 、 に、 系電解質よ でのリチウムイオン が低 、 た、
系電解質のよ 電極に する 性 性が いので イオン スを形成しに
いとい が る 材料 に ると、硫化物系固体電解質に い 、上 したよ に 性 製法に課題が
る た、 固体 固体 を るために でプ スする とが 要で る
11
39 39
15
1.7
15
2.7
1.8
0
10
20
30
40
50
60
70
来LIB 固体LIB
現状モデル2
固体LIB
改良案3
固体LIB
将来モデル1
製造
コスト[円
/Wh]
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
14
リチウムイオン スを形成し る 度に する とが 要で る た、固体電解
質層 、 LIB のセ ータと 、電極 を るために る 度の を要する し し、
の 報告 お 、 が 要で る 電極合 層 に める固体電
解質の構成 を し、 、電極合 層の を した電池 計をする とが可能と 、
電池全体に める電解質の 用 を低 で る けで 、エネルギー密度の向上 期 で る
デル 1 、電極合 層 の構成 、固体電解質層の を LIB の電池構成に
計した ので 、電池全体に する 極合 層(固体電解質を )の 4 1 、
固体電解質(電極合 層 固体電解質層 ) 21 で る の 度 で固体電解質の 用
を す とがで 、 材料 を に低 で 、 た、 LIB のエネルギー密度が
る可能性が る
7 電池の電池
(3) 硫化物系固体電解質を用いる とによ る製造プロセスのコスト
プ ス 硫化物系固体電解質を用いた 合、電極活物質 固体電解質 固体電解質 固体電解質 で
を形成するために プ スをする 要が る 現 デル 2 の製造プロセス
のプ スで の電池を する 計で 、プ ス と 料 を合 タクトタイ
ム 3 と した の 合、年 10G W h /y の電池を 産するのにプ ス機が 370 要で
る 産性を するために 、 プロセスに する と 1 のプ スでの を
す とで 産 度を上 る とが 要で 、 製造プロセスを構築する とが め
る た、 を け るプ ス 価で るため、よ 低 で 形成をし る
固体電解質が い 、 るコスト ウンが期 で る
0
200
400
600
800
1,000
1,200
来LIB 固体LIB
現状 2
固体LIB
将来 1
電[g ]
電解
固体電解質
電体
固体電解質
電体
固体電解質
[円/Wh] 11 39 15
ル ゙ [Wh/ ] 287 194 278
16 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
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16
方、 化物系固体電解質に い 、 でのリチウムイオン が低 、 た、材料の
性が しいため粒 が い 粒 を 制するために 、電極合 層と固体電解質
層を 層 電池を形成した に い 度で 結 る とが 要で るが、 の 合、
電極合 層 の固体電解質と電極活物質が し し お が る[ 2] のため、よ 低
で 結し る材料の が 要で る た、 機固体電解質を用いると、電池 用 に 課題が る と の電極材料
電 に体 が 化する 全固体 LIB の 合、 電サイクルを すに 電極 固体電解
質 で と 、電池性能が低 すると る 硫化物系に い 、電池
力を けた で 動 る とで電池性能の低 を 制で る とが報告 お [ 5 1, 5 2] 、実用化する に を 用する と する 要が る た、 電による体 化が
に い電極を 計する と 要で る
7 . め
7.1 ス に 上 におい 、硫化物系固体電解質を用いた全固体 LIB に い ネート 電池と の製造
に るプロセスを 計し、製造コストを計算した デルの結果を とめ 9 に す めに、現 の技術水 を し 評価用全固体 LIB の現 デル 1,2 を 計し製造コスト
を計算した の結果、現 デル 1 の製造コスト 8 9 35 6 /W h 、現 デル 2 6 1 328/W h で 、 LIB(14 /W h )の 4 25 い と る とが た 現 デルの
製造コスト 材料 と が 、 材料 に い 固体電解質が全体の 76 上を め、
固体電解質の価 と 用 に る とが た た、現 デル 2 の に
い 、セル 層・プ ス が全体の 4 4 、次いでオ サイトが全体の 35 を め お
( 5 )、硫化物系固体電解質を用いた全固体 LIB 特 の プ ス 制 に る 用が
する とが た 次に、現 デル 2 の電池 計・製造プロセスの を し 製造コストを計算した
の結果、電極合 層の を現 デル 2 の 2 とする とで現 デル 2 の製造コスト
15 ( 案 1)、製造 を 6 4 8 8 とする とで 21 ( 案 2)、 産 の向上と
固体電解質 の 制 を LIB の製造 ル で する とによ 30 (
案 3)、固体電解質の 低 によ 36 ( 案 4 )低 する とが た の と
、 材料 の 制に 固体電解質の 用 の低 、 た、 ・用 の 制に 硫化物
系固体電解質を用いる とによ る製造プロセスの 産 の向上 制 の が
要で る とが た に、上 案 1 4 の要素 を 合 デル 1 3 を 計し 製造コストを計
算した の結果、 デル 1 の製造コスト 11 17 /W h 、 に 電極材料を用いる
とで LIB の製造コスト(14 /W h )を る 7. 7 11 /W h ( デル 2) た 5 . 89 . 2 /W h ( デル 3) で低 し る とが た
17国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
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17
9 LIB の ス 7.2 低 ス に向け 全固体 LIB の現 デルの製造コストが る 、(1)固体電解質の価 が い と、
(2)固体電解質の 用 が い と、(3)硫化物系固体電解質を用いる とによ る製造プ
ロセス( プ ス、固体電解質 の 制 )に るコストが い とで ると 、
に い 低コスト化に向け を に する (1)固体電解質の価 を低 するに 、 料が 価で 、 産に した製法の固体電解
質を開発する とが 要で る の結果によ 、 LIB の製造コストを実現す
るために 3,000 /kg を る価 で提 で る とが め ると る (2)固体電解質の 用 を低 するに 、電極合 層 の固体電解質が のよ ・ ・
で す 、 た、電極合 層 固体電解質層の が の 度 る を
にする とが 要で 、 の での電池 計の を 進する とが 要で る (3)硫化物系固体電解質を用いる とによ る製造プロセスのコストを低 するに 、
プ ス 固体電解質 の 制 に い のよ が 要と る プ スに い 産 度が い とが課題で 、1 のプ ス た の の
・ の を可能する 式 た 式のプロセスを構築する とが 要で
る た、よ 低 で 形成をし る固体電解質が い 、 価
の コスト ウンし る とに期 で る 固体電解質 の 制 に い 制 に用いる 素 ス が で る とが課
題で 、 、 の 素 スを 用する電極合 層 固体電解質層を成形・ 層す
る に い を極力用い いよ にする とが 案で 、 LIB の製法に
に新た 製造プロセスを構築する とが 要で る し、新た 製造プロセスに
い LIB と 上の 産 度が要 と る た、 LIB の製造 ル
の で とがで る固体電解質が 出 、 コスト ウンに期
で る
89
61
5248
4339
35 33
22
29
1711 11 9
8 60
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
製造
コスト[円/W
h]
14
354 328
現状モデル1 現状モデル2 将来モデル1 将来モデル2改良案1 改良案2 改良案3 改良案4
固体電解質 100,000円/kgで試算
固体電解質 10,000円/kgで試算
固体電解質 3,000円/kgで試算, ,
, , ,
将来モデル3
:
:
:
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
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方、 化物系固体電解質に い 、 でのリチウムイオン が低 、 た、材料の
性が しいため粒 が い 粒 を 制するために 、電極合 層と固体電解質
層を 層 電池を形成した に い 度で 結 る とが 要で るが、 の 合、
電極合 層 の固体電解質と電極活物質が し し お が る[ 2] のため、よ 低
で 結し る材料の が 要で る た、 機固体電解質を用いると、電池 用 に 課題が る と の電極材料
電 に体 が 化する 全固体 LIB の 合、 電サイクルを すに 電極 固体電解
質 で と 、電池性能が低 すると る 硫化物系に い 、電池
力を けた で 動 る とで電池性能の低 を 制で る とが報告 お [ 5 1, 5 2] 、実用化する に を 用する と する 要が る た、 電による体 化が
に い電極を 計する と 要で る
7 . め
7.1 ス に 上 におい 、硫化物系固体電解質を用いた全固体 LIB に い ネート 電池と の製造
に るプロセスを 計し、製造コストを計算した デルの結果を とめ 9 に す めに、現 の技術水 を し 評価用全固体 LIB の現 デル 1,2 を 計し製造コスト
を計算した の結果、現 デル 1 の製造コスト 8 9 35 6 /W h 、現 デル 2 6 1 328/W h で 、 LIB(14 /W h )の 4 25 い と る とが た 現 デルの
製造コスト 材料 と が 、 材料 に い 固体電解質が全体の 76 上を め、
固体電解質の価 と 用 に る とが た た、現 デル 2 の に
い 、セル 層・プ ス が全体の 4 4 、次いでオ サイトが全体の 35 を め お
( 5 )、硫化物系固体電解質を用いた全固体 LIB 特 の プ ス 制 に る 用が
する とが た 次に、現 デル 2 の電池 計・製造プロセスの を し 製造コストを計算した
の結果、電極合 層の を現 デル 2 の 2 とする とで現 デル 2 の製造コスト
15 ( 案 1)、製造 を 6 4 8 8 とする とで 21 ( 案 2)、 産 の向上と
固体電解質 の 制 を LIB の製造 ル で する とによ 30 (
案 3)、固体電解質の 低 によ 36 ( 案 4 )低 する とが た の と
、 材料 の 制に 固体電解質の 用 の低 、 た、 ・用 の 制に 硫化物
系固体電解質を用いる とによ る製造プロセスの 産 の向上 制 の が
要で る とが た に、上 案 1 4 の要素 を 合 デル 1 3 を 計し 製造コストを計
算した の結果、 デル 1 の製造コスト 11 17 /W h 、 に 電極材料を用いる
とで LIB の製造コスト(14 /W h )を る 7. 7 11 /W h ( デル 2) た 5 . 89 . 2 /W h ( デル 3) で低 し る とが た
18 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
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8. の
全固体 LIB の電池構成 製造プロセス 計 、用いる固体電解質の特性に る 製造コ
ストと電池性能の要 水 を たすために 、 の物性( リチウムイオン 性、化学
・電 化学 性( LIB の 系電解質 の 性)、低 プ スで を形
成し る 性 )を し、 、 価に提 し る製造プロセスと る固体電解質材料を
出す とが 要で 、 のよ の固体電解質の研究開発を 進する とが 要で
る
[1] , “ 動 用リチウムイオン電池”, 日 業新 社, p.20-25, p.108-141, 2010. [2] 次 , “全固体電池の基 と開発 ”, シーエムシー・リサーチ, 第 1, 2, 5, 6
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低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
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[39] 日本 新 電子 , “ ト タ、 EV 用次世代電池 20 年代 の実用化 ”, https://www.nikkei.com/article/DGXMZO22675460V21C17A0EAF000/, (アクセス日 2019 年 12月 2 日)
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8. の
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・電 化学 性( LIB の 系電解質 の 性)、低 プ スで を形
成し る 性 )を し、 、 価に提 し る製造プロセスと る固体電解質材料を
出す とが 要で 、 のよ の固体電解質の研究開発を 進する とが 要で
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873, 2005. [10] Mitsuru Itoh et al., “High lithium ion conductivity in the perovskite-type compounds Ln12Li12TiO3 (Ln
= La, Pr, Nd, Sm)”, Solid State Ionics, vol.70–71, Part 1, p.203-207, 1994. [11] Hiromichi Aono et al., “Ionic Conductivity of Solid Electrolytes Based on Lithium Titanium Phosphate”,
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Bulletin, vol.15, (11), p.1661-1667, 1980. [13] Ramaswamy Murugan et al., “Fast Lithium Ion Conduction in Garnet Type Li7La3Zr2O12”,
Angewandte Chemie International Edition, vol.46, (41), p.7778-7781, 2007. [14] Jian-Fang Wu et al., “Gallium-Doped Li7La3Zr2O12 Garnet-Type Electrolytes with High Lithium-Ion
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Ionics, vol.96, (3–4), p.195-200, 1997. [16] Jie Fu, “Fast Li+ ion conducting glass-ceramics in the system Li2O-Al2O3-GeO2-P2O5”, Solid State
Ionics, vol.104, (3–4), p.191-194, 1997. [17] Xiaohua Yu et al., “A Stable Thin Film Lithium Electrolyte: Lithium Phosphorus Oxynitride”, Journal
of the Electrochemical Society, vol.144, (2), p.524-532, 1997. [18] Ryoji Kanno et al., “Lithium Ionic Conductor Thio-LISICON: The Li2S-GeS2-P2S5 System”, Journal of
the Electrochemical Society, vol.148, (7), A742-A746, 2001.
20 国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)低炭素社会戦略センター(LCS)
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書蓄電池システム(Vol.8) 令和2年3月
低炭素社会実現に向けた政策立案のための提案書 蓄電池システム(Vol.8) 令和 2 年 3 月
20
[40] マクセルホールディングス株式会社, “硫化物系固体電解質を用いたコイン形全固体電池のサ
ンプル出荷を開始”, https://ssl4.eir-parts.net/doc/6810/ir_material21/127328/00.pdf, (アクセス日
2019 年 12 月 2 日) [41] NEDO 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構, “「先進・革新蓄電池材料
評価技術開発(第 2 期)」基本計画”, https://www.nedo.go.jp/content/100881230.pdf, (アクセス
日 2019 年 12 月 2 日) [42] 米国エネルギー省, “Fiscal Year 2019 Advanced Vehicle Technologies Research FOA # DE-FOA-
0002014”, https://www.energy.gov/sites/prod/files/2019/08/f65/FY19%20VTO%20selections%20table-for%20release_updated_0.pdf, (アクセス日 2019 年 12 月 2 日)
[43] NEDO 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構, “全固体リチウムイオン電
池の研究開発プロジェクトの第 2 期が始動 ―産学官の力が結集する体制を構築し、EV 用途
での早期実用化を目指す―”, https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_100968.html, (アクセス日
2019 年 12 月 2 日) [44] NEDO 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構, “「2019 年度 NEDO 次世代
電池・水素成果報告会」の開催報告”, 講演資料 “先進・革新蓄電池材料評価技術開発(SOLiD-EV)”の“B1-1_SOLiD-EV の全体概要”, https://www.nedo.go.jp/events/report/ZZHY_00005.html, (アクセス日 2019 年 12 月 2 日)
[45] Y. Kato et al., “All-Solid-State Batteries with Thick Electrode Configurations”, Journal of Physical Chemistry Letters, vol.9, (3), p.607-613, 2018.
[46] Young Jin Nam et al., “Toward practical all-solid-state lithium-ion batteries with high energy density and safety: Comparative study for electrodes fabricated by dry- and slurry-mixing processes”, Journal of Power Sources, vol.375, p.93-101, 2018.
[47] 低炭素社会の実現に向けた政策立案のための提案書, 技術開発編, “蓄電池システム(Vol.5)—
Li-S 電池のコスト計算と研究開発課題—“, 科学技術振興機構低炭素社会戦略センター, 2018 年 1 月.
[48] 低炭素社会の実現に向けた政策立案のための提案書, 技術開発編, “蓄電池システム(Vol.6)—
リチウムイオン電池のエネルギー密度向上の可能性と研究課題—“, 科学技術振興機構低炭素
社会戦略センター, 2019 年 2 月. [49] 特開 2016-207567 号公報, “活物質複合粒子、電極活物質層および全固体リチウム電池” [50] 特開 2015-118870 号公報, “全固体電池の製造方法” [51] Joscha Schnell et al., “All-solid-state lithium-ion and lithium metal batteries – paving the way to large-
scale production”, Journal of Power Sources, vol.382, p.160–175, 2018. [52] Wenbo Zhang et al., “(Electro)chemical expansion during cycling: monitoring the pressure changes in
operating solid-state lithium batteries”, Journal of Materials Chemistry A, vol.5, (20), p.9929-9936, 2017.
低炭素社会の実現に向けた技術および経済・社会の定量的シナリオに基づく
イノベーション政策立案のための提案書
本提案書に関するお問い合わせ先●提案内容について ・ ・ ・ 低炭素社会戦略センター 研究員 米澤 美帆子 (YONEZAWA Mihoko)
上席研究員 三枝 邦夫 (SAEGUSA Kunio)
●低炭素社会戦略センターの取り組みについて ・ ・ ・ 低炭素社会戦略センター 企画運営室
〒102-8666 東京都千代田区四番町5-3 サイエンスプラザ4 階
TEL :03-6272-9270 FAX :03-6272-9273 E-mail :
https://www.jst.go.jp/lcs/
© 2020 JST/LCS
許可無く複写 ・複製することを禁じます。
引用を行う際は、必ず出典を記述願います。
蓄電池システム(Vol.8)-全固体リチウムイオン電池の製造コスト計算と研究課題-
令和 2年 3月
Secondary Battery System (Vol.8):Cost Evaluation and Technological Challenges of an All-solid-state Lithium-ion Battery
Proposal Paper for Policy Making and Governmental Actiontoward Low Carbon Societies,
Center for Low Carbon Society Strategy,Japan Science and Technology Agency,
2020.3
国立研究開発法人科学技術振興機構 低炭素社会戦略センター