全固体リチウムイオン電池一次元モデルの模式図（出所：東北大学）
東北大学、名古屋大学、島根大学らの研究グループは7月24日、全固体電池電解質を保護するコート層の設計指針を確立したと発表した。次世代型蓄電池の1つである全固体リチウムイオン電池（SSB）の高性能・長寿命化に資する開発および実用化につながる研究成果を得た。
SSBの性能向上と実用化に向けた効率的なコート層設計が可能に
SSBを実用化する上で、充放電時に電極と固体電解質との界面で生じる固体電解質の分解を抑制することが大きな課題とされる。対策として、電極と固体電解質界面への保護層（コート層）の導入が広く行われている。しかし、固体電解質を保護するコート層について、特性および厚みが特定できないという課題があった。
出所：東北大学
同研究グループは、固体内のイオンや電子伝導を記述できるWagner理論を用いて固体電解質とコート層内のリチウム化学ポテンシャル分布を理論的に計算することで、固体電質を熱力学的に保護するために必要なコート層の特性や構造を定量的に明らかにした。
これにより、コート層の電子伝導率と厚みが、固体電解質保護効果を決める重要なパラメータであることを見出した。
出所：東北大学
さらに、コート層がその効果を発揮するためには、固体電解質の特性や電極電位なども考慮した総合的な最適化が必要であるとし、それを可能にする計算フレームワークを開発したという。
同研究結果は、2024年7月20日に、材料科学分野の専門誌『Communications Materials』に掲載されている。
なお、本研究は、東北大学多元物質科学研究所 木村 勇太助教、中村 崇司准教授（現・名古屋大学未来材料・システム研究所 教授）、雨澤 浩史教授、大学院工学研究科機械機能創成専攻志水 哲也大学院生（当時）、島根大学材料エネルギー学部 藤﨑 貴也助教、名古屋大学大学院工学研究科 入山 恭寿教授らの共同研究グループにより行われた。