日立ハイテク、フィジカルAIで全固体電池向け正極活物質のコーティング最適化支援：製造現場向けAI技術

日立ハイテクは、パウレックとフィジカルAIを活用した全固体電池製造における正極活物質表面へのコーティング最適化に関する実証を完了したと発表した。

[長沢正博，MONOist]

　日立ハイテクは2026年8月20日、フィジカルAI（人工知能）を活用した全固体電池製造における正極活物質表面へのコーティング最適化に関する実証を完了したと発表した。今後、実証内容を日立グループの「HMAX Industry」のラインアップとして提供し、Lab to Fabにおける全固体電池の開発や量産立ち上げの期間短縮、高品質な全固体電池の安定的供給への貢献を目指す。

全固体電池の性能に直結も、熟練者のノウハウに依存

　リチウムイオン電池の代替として、より安全性が高い不燃性の固体電解質を材料に用いた全固体電池が注目されている。

　全固体電池は、電解質にイオン伝導率が高く不燃性の固体物質を用いることで、安全性と電池性能の向上を実現できるが、放電と充電を繰り返すうちに正極の活物質と固体電解質の界面に抵抗体が発生し、エネルギー出力の低下を引き起こす。

　そのため全固体電池の製造工程において、リチウム伝導性の酸化物被膜を正極の活物質にコーティングすることで、抵抗体の発生を防ぐ手法が取られている。この正極活物質のコーティングは、全固体電池の性能に直結する重要な要素であり、専門的な知識と経験を必要とする高度な技術となっている。

　だが、粒子状の正極活物質への均一性／被覆率／膜厚制御を実現した最適なコーティングプロセスの設計には、材料の組成や固体電解質との相性、装置条件など複数の要素を考慮する必要があり、条件の探索やスケールアップに多くの時間と工数を要しているのが現状だ。また、熟練者の経験やノウハウに依存するケースが多く、高品質なコーティングプロセス設計を実現できる研究者も限られている。

全固体電池向け正極活物質のコーティングプロセス最適化を支援［クリックで拡大］出所：日立ハイテク

　今回、日立ハイテクは、粉体処理技術を中核とした装置／プロセスソリューションを提供するパウレックと共同で、正極活物質表面へのコーティング条件の設定およびその評価に関して、高品質なコーティングを実現する最適なプロセス探索の効率化に取り組んだ。　具体的には、正極活物質のコーティングにおける定量的な物性評価法の開発と、プロセスインフォマティクスを活用したコーティング条件の最適化を行った。

　現状、正極活物質のコーティング状態の測定は、煩雑な前処理に時間を要し、高い専門知識が必要な装置を用いるため難易度が高い。そこで、パウレックにおいてさまざまな製造条件のもと流動層コーティングされたサンプルに対して、煩雑な前処理が不要で操作方法が容易な日立ハイテクの蛍光X線分析装置（XRF）や走査電子顕微鏡（SEM）を活用。評価工程を効率化し、評価時間の短縮および測定結果のばらつき低減を通じて、膜厚、被覆均一性、界面特性などのコーティング状態を定量的に評価する手法を開発するとともに、得られたデータからプロセス条件と材料特性、電池性能との因果関係を明確化した。

　また、パウレック製のコーティング装置から得られる運転データや過去のコーティングに関わる実績データ、今回開発した手法による評価結果を1つのデータテーブルに統合。AI（人工知能）などを活用した日立ハイテクのデジタルソリューション「PROACCELA（プロアクセラ）」のプロセスインフォマティクス（PI）技術を適用することで、これまで技術者が過去の経験や専門知識をもとに試行錯誤を行っていた探索に代わって、PROACCELAによって高品質かつ再現性の高いコーティング条件の最適解を導出した。

　検証の結果、最適なコーティング条件を決定することができ、技術的な難易度が高い粒子コーティングにおける開発期間や生産立ち上げの期間短縮につながる手法であることを確認した。

　日立ハイテクとパウレックは、2030年ごろに見込まれる全固体電池市場の本格化を見据え、最適なコーティングプロセス提案を「HMAX Industry」のラインアップとして事業化を目指す。さらに、電池材料におけるさまざまなコーティング対象／材料系に対しても適用範囲を広げ、将来的には電池分野のみならず高機能材料、医薬品、化学など幅広い分野への展開も検討していく。

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