耐熱仕様の全固体ナトリウムイオン二次電池のサンプル出荷を開始：材料技術

日本電気硝子は、-40℃〜+200℃という二次電池では世界一広い温度域で動作可能な耐熱仕様の全固体ナトリウムイオン二次電池のサンプル出荷を開始した。

[遠藤和宏，MONOist]

　日本電気硝子は2024年8月21日、-40℃〜+200℃という二次電池では世界一広い温度域で動作可能な耐熱仕様の全固体ナトリウムイオン二次電池（以下、NIB）のサンプル出荷を開始したと発表した。

耐熱仕様の全固体ナトリウムイオン二次電池［クリックで拡大］ 出所：日本電気硝子

電池のパッケージにガラス封着技術を活用

　現在普及している二次電池は、低温では電解液が凍結するという課題がある他、高温では副反応によって電池内の材料全般が劣化するという問題がある。特に、高温での課題は電解液を使用しないこれまでの全固体電池でも発生する。そのため、幅広い分野で採用が検討されている硫化物系の全固体電池でも、使用上限温度を広げることは容易ではない。

　一方、同社のNIBは、正極、負極、固体電解質の全てが結晶化ガラスで構成されており、低温での凍結や高温での劣化に強い耐性を有す。また、損傷を受けても発火やガスも発生しない。さらに今回、同社はこれらの特徴を生かすガラス封着技術を用いて耐熱パッケージを備えたNIBを開発。ガラス封着技術は信頼性の高い技術の1つとして自動車や家電、通信など、さまざまな分野で導入実績がある。同社としては今回初めて電池のパッケージにこの技術を応用した。

パッケージの構造：ガラス封着技術によって高い気密性を確保［クリックで拡大］ 出所：日本電気硝子

　耐熱パッケージを用いたNIBは、200℃の高温環境下での使用が可能で、200℃を超える温度域に対してもニーズに応じた設計が行える。加えて、高温環境下では、電池内のイオンの動きが促進されるため、室温では実現できない高速の充放電が可能になる。ガラス封着を活用したパッケージは、高温でも気密性が高いため、電池内部への水分の侵入がなく、良好な充放電サイクル特性を示す。200℃の環境下でも20C（充放電時の電流値の単位）の高速充放電に対応する。

200℃での充放電サイクル試験結果：200℃の高温環境下で良好な充放電サイクル特性を持つ［クリックで拡大］ 出所：日本電気硝子

200℃での高速充放電試験結果：200℃の高温環境下で20Cの高速充放電が可能。充電レート試験（左）と放電レート試験（右）［クリックで拡大］ 出所：日本電気硝子

　なお、用途としては、宇宙（真空／低温）、海洋（高圧×低温）、医療（高温）などの過酷な条件下での利用、高い安全性と電池設計の自由度が求められる電子機器、モビリティ、定置用の電池、光と熱（温度差）、振動などをエネルギー源としたエナジーハーベスティングシステムを想定。加えて、300℃のハンダリフロー処理の影響を受けず、安定した充放電特性の維持が可能なため電子回路基板への組み込み、100℃以上の高温で使用されるデバイスのワイヤレス化、・万一の腐食性ガスの発生が問題となる環境／装置への適用も想定している。

日本電気硝子製NIBの想定用途［クリックで拡大］ 出所：日本電気硝子

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