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固体電解質の技術詳細

ショットの固体電解質は、精密に制御されたガラスセラミックプロセスによって製造されています。これらの材料は化学的安定性を備え、カスタマイズができ、ラボレベルから量産化まで対応可能です。豊富な技術的専門知識を有するショットは、初期のセル設計から商業化に至るまで、お客様をサポートします。

高性能バッテリーの実現

あらゆるセル設計に対応

ショットは、特殊ガラスおよびガラスセラミック粉末技術における長年の経験を活かし、ハイブリッド電池および全固体電池向けの固体電解質を開発しています。当社の電解質は、カソード複合材料への添加や、導電性ポリマーと当社の電解質からなるハイブリッド電解質として使用することが可能です。また、焼結してバルク膜を形成することもできます。液体電解質電池においては、固体電解質をカソード複合材料の添加剤やポリマー膜コーティングの形成に用いることで、電池の熱安定性を向上させ、安全性を高め、収縮を抑制することができます。

お客様のセル設計に合わせた最適化

ショットのバッテリーラボチームは、多様なセル技術に対応できるよう固体電解質を最適化し、用途に応じた各種評価試験を実施しています。主なカスタマイズオプションは以下の通りです。

  • カソード材料との同時焼結に対応するための焼結温度調整
  • 各種バッテリー部品への使用に合わせた粒度分布のカスタマイズ
  • ポリマー複合電解質での最適な使用のための粒子表面の機能化

高性能を実現する量産体制

ショットの固体電解質は、高い再現性と材料組成の完全なカスタマイズが可能な精密なガラスセラミックプロセスによって製造されています。長年にわたり培ってきたガラスセラミック製造プロセスを応用した当社の手法により、高純度かつ均質性に優れ、イオン伝導性が高く電気化学的に安定した材料を生産します。年間1,000トンを超える生産能力にも対応可能なプロセスは、電気自動車およびバッテリーエネルギー定置貯蔵(BESS)市場で求められる量産ニーズに対応できます。

開発初期段階からのサポート

プロセスの初期段階から当社と連携いただくことで、コンセプトから商品化に至るまで、バッテリー設計のプロセスを効果的にサポートいたします。ショットとのパートナーシップ通じて、無機高機能材料に関する当社の専門知識をご活用いただけます。

性能データ

一般情報
材料クラス ケイ酸塩 Na₅RSi₄O₁₂ (R = 希土類)
製造工程 ガラスセラミックス加工(溶融、セラミゼーション)および粉末加工

 

電気的特性
ナトリウムイオン導電率、合計 (at 25 °C)1 > 1 · 10⁻³ S/cm
電子伝導率¹ < 1 · 10⁻⁹ S/cm
活性化エネルギー 0.3 eV – 0.35 eV

 

(電気)化学特性
(電気)化学的安定性²
Na-metal
に対して安定
Naに対する界面抵抗²  < 50 Ω · cm²

 

その他の特徴
かさ密度 ~ 3.1 g/cm³
粉末粒度 標準 D₅₀: 2–3 μm (ご要望に応じて他のサイズもご用意しています)
焼結温度 950 °C – 1,050 °C
 
 
 
粒度分布

"標準的な粉砕プロセスによる代表的な粒度分布は以下の通りです。
ご要望に応じて、その他の分布調整も可能です。"

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図1:体積基準粒径分布(例:D₅₀ = 2.4 µm)

 

結晶構造

XRD分析により、高い割合で結晶性Na₅RSi₄O₁₂が形成されていることが確認されています。

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図2:ショットの物質のX線回折パターン(水色)およびNa₅RSi₄O₁₂基準スペクトル(ダークブルー)³

 

1. 焼結ペレットの伝導率。相対密度 > 95%
2. 溶融ナトリウム(Na)と接触した場合、材料断面に視覚的な顕著な変化はなく、界面抵抗も経時的に安定
3. 出典: Maksimov, B.A., Kharitonov, Y.A., Belov, N.V. ""Crystal structure of the Na-Y metaslicate Na₅Y-Si₄O₁₂"" (英訳).Sov。Phys. Dokl。18, 763–765 (1974年)

備考:記載されている数値はすべて参考値です。

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ニコ・シュルツ博士

新規事業シニアプロジェクトマネージャー