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講義No.08771

私たちの未来を切り拓いていく「全固体電池」

電池は生活に不可欠な存在

 電池は生活に欠かせないものとなっています。子どもの頃のおもちゃに始まり、スマートフォンやモバイルパソコン、また、自動車のエンジンを始動させるときにも電池は必要です。電池には、乾電池のように、使い切ったら終わりの1次電池と、車や携帯電話のバッテリーのように、充電して何度も使用できる2次電池があります。
 電池は、主に正極、負極、電解質の3つから構成されています。正極と負極は固体ですが、電解質には可燃性の液体が使用されています、そのため、液漏れや発火の危険性があり、ときには重大な事故につながることもあります。

エネルギー・環境問題の解決へ

 新たに開発が進められているのが、電解質も固体でできている「全固体電池」です。全固体電池は、正極、負極、電解質のすべてが固体で構成されています。発火などの危険がないため、高い安全性を要求される電気自動車などの大型のバッテリーへの応用が期待されています。また、電気自動車が普及することで、エネルギー・環境問題の解決につながることも期待できます。
 電解質を固体にすることは、事故を防ぐ以外にも利点があります。液体の電解質よりも高い電圧が出せるのです。つまり、電池の性能が良くなるということです。それは、より小型にできるということでもあり、小型化すれば、今まで搭載できなかったような製品に電池を搭載できるようになります。

原理を解明することの重要性

 実用化に向けての研究も大事ですが、電池の原理についての基礎的な研究も非常に重要なものです。電池は、正極・負極と電解質の間をイオンが移動することで発電します。電解質が液体だとイオンの移動はスムーズですが、固体にすると接触面にすき間ができてしまい、イオンが移動しにくくなることが課題となっています。つまり、固体の表面や界面で分子やイオンがどんな動きをするのかを解明することが、何度充電しても劣化しない、性能の良い全固体電池を作るための鍵となるのです。

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この学問が向いているかも 電気化学、表面科学

日本工業大学
基幹工学部 応用化学科 教授
白木 將 先生

先生の著書
メッセージ

 高校生のあなたにとって、どうしても今やらなければならないことはないと思いますが、「少しでも興味を持ったら、とにかく調べてみる」ことを心がけましょう。読書でもインターネットでも、情報はいくらでもあります。
 私は小さい頃から学者になりたいと思っていて、考古学にも興味がありましたが、考古学者になるためにどうすればいいのかは調べませんでした。その頃きちんと調べていれば、違う道に進んでいたかもしれません。少しのきっかけと行動であなたの将来は変わるのです。自分から動いて調べることを心がけてみてください。

先生の学問へのきっかけ

 大学生のとき、高校時代の友人が「原子が見える顕微鏡ができたらしいぞ」と教えてくれたことがとても印象に残っていて、大学の研究室に入る際、その「走査トンネル顕微鏡」を使った研究をしたいと考えました。そして、分子・原子レベルの科学を扱うナノサイエンスの研究者となりました。
 その後、自分がまだやっていないことをしてみたいと思い、ナノサイエンスの知識を生かせる分野として、これまで知らなかった「電池」の世界に飛び込むことになりました。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

大学研究者/化学メーカー材料開発/鉄鋼メーカー材料開発/電機メーカーデバイス分析

大学アイコン
白木 將 先生がいらっしゃる
日本工業大学に関心を持ったら

 日本工業大学では、「ものづくり環境学科」「生活環境デザイン学科」の2学科が、2009年4月にスタートしました。「ものづくり」や「インテリア」を環境の目で見直す、21世紀の技術者、デザイナーを育てる学科です。
 システム工学科も、「創造システム工学科」を名称変更しました。ロボットやナノ・テクノロジー、人類の未来を開拓する新技術を、創造的に学びます。
 機械工学科、電気電子工学科、情報工学科、建築学科とあわせて7学科体制となりました。

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