5研究成果／次世代電池

R-19

2026

全固体電池内部のLiイオン移動を高速観察

アピールポイント

動作中の電池内部のLiの動きをナノスケールで可視化
【技術シーズ：オペランド解析】

背景・課題

・全固体電池は、現行のLiイオン電池を上回る安全性・エネルギー密度に期待

・全固体電池用部材として、Li₄Ti₅O₁₂負極が高耐久かつ高出力材料として有望

・充電時間の短縮には、より高出力に動作する電極材料が必要

・Li₄Ti₅O₁₂のLi伝導/相転移メカニズムを解明し、高出力材料の設計指針を得る。

解決手段

・オペランド透過電子顕微鏡法と電子エネルギー損失分光法を用い、動作中の全固体電池内部のLiの動きを、ナノスケールかつ時間分解能1.5秒で実空間観察

・Li₄Ti₅O₁₂ ⇔ Li₇Ti₅O₁₂の相境界のダイナミクスを定量評価

成果・優位性

①全固体リチウムイオン電池内部の電気化学反応をナノスケールで可視化

②二相内のイオン拡散速度の温度依存性から活性化エネルギー（Ea）を決定
→ E_a in Li₄Ti₅O₁₂：0.49 eV, E_a in Li₇Ti₅O₁₂：0.59 eV
→ 充電と放電で反応時間が異なる起源を解明

期待される市場・応用

・全固体Li電池

発表文献

Y. Nomura et al., J. Mater. Chem. A 11(2023), 23243–23248.
Y. Nomura et al., ACS Energy Lett. 10(2025), 1404–1410.

謝　辞：本研究は、防衛装備庁安全保障技術研究推進制度JPJ004596、JSPS科研費（23K13837、23H00241、23H01858）、JST革新的GX技術創出事業 (GteX、JPMJGX23S2)、風戸研究奨励会の助成を受けて実施されたものである。

担当者：野村優貴、山本和生、平山司

共同研究者：（NIMS）桑田直明