NHK『サイエンスZERO』2018年の記録と感想｜わずか1分で満充電？夢の全固体電池
「電池が変わると、未来が一気に現実になる」。
2018年の『サイエンスZERO』で取り上げられたのが、“夢の全固体電池”でした。
番組の入口が分かりやすい。
舞台は筑波で行われる電気自動車レース。ここで電池の限界がハッキリ出ます。
- 予選と本戦の間に、充電のため5時間以上のインターバルが必要になりがち
- リチウムイオン電池は熱問題があり、熱を持つと危険（だから冷ます必要が出る）
- 熱対策のために速度を落とす＝レースとしても不利
つまり、EVが本気で普及するには、「安全」と「速い充電」と「大容量」がセットで要る。
その答えとして紹介されたのが全固体電池です。
全固体電池が“夢”と言われる3つの理由
番組ではメリットが、かなりはっきり整理されていました。
- ① 熱に強く安全
- ② 容量が約3倍を狙える
- ③ 充電時間が1/3
なぜこんな話になるのか。ポイントは、電池内部の「電解質」が液体か固体かです。
そもそもリチウムイオン電池は何が弱いのか
一般的なリチウムイオン電池は、電解質が液体です。
充電・放電はざっくり言うと、リチウムイオンが「マイナス極⇔プラス極」を行ったり来たりする仕組み。
ただし、液体ゆえの弱点がある。
- 液体を漏らさないために構造（カバー等）が大きく・重くなりやすい
- 熱が加わると化学反応が起きやすく、トラブルリスクが上がる
- 熱や副反応が進むと、リチウムイオンの移動が邪魔されて劣化や性能低下につながる
ここを固体にできたら、話が変わる。
それが全固体電池の発想です。
全固体電池：なぜ固体にすると強いのか
全固体電池は、電解質を含む材料がすべて固体。
液体がないからこそ、次のメリットが出る。
- 熱に強くなり、安全性が上がる
- リチウムイオン以外が動きにくく、劣化要因を減らせる
- 構造設計の自由度が上がり、高容量化が見えてくる
ただし、理屈は簡単でも、開発は地獄。
番組でも「めどが立つまでに30年以上」という話が出てきました。
開発を前に進めた“3つのブレークスルー”
① 固体電解質の発見（2011年）
まずは「イオンがよく動く固体」が必要。
そこで登場したのが、固体電解質としての材料発見です。
2011年：Li10GeP2S12
（リチウム、ゲルマニウム、リン、硫黄）
結晶構造の中に、リチウムイオンが通る“通路”がある。
固体なのにイオンが動ける、ここが大きい。
② ゲルマニウム問題→代替材料へ（2016年）
ただしゲルマニウムは貴重で高価。
「実用化するなら別の材料に置き換えたい」という壁が出ます。
2016年：Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3
（リチウム、シリコン、リン、硫黄、塩素）
ゲルマニウムを使わずに性能を狙える方向が見えた。
ここで一気に現実味が出る。
③ 界面（インターフェース）問題の解決
最後の壁が、性能を落とす界面。
固体と固体を接触させたとき、そこで抵抗や反応が出ると性能が落ちる。
この“界面の問題”をどう処理するかが重要で、ここが解決に近づいたことで実用化が見えてきた、という流れでした。
番組内では「2020年すぎには実用化したい」という目標も語られていて、当時の熱量が伝わります。
感想：結局、EVの未来は“電池の地味な壁”で決まる
見ていて思ったのは、EVの未来って派手なデザインや自動運転よりも、電池の地味な壁に全部つながっているということ。
- 安全（熱）
- 航続距離（容量）
- 利便性（充電速度）
この3点をまとめて押し上げる可能性があるから、全固体電池は「夢」と呼ばれる。
そしてその夢は、材料探しと界面の攻略という、地道な積み上げの上にある。
派手さはないのに、見終わった後に一番ワクワクが残る回でした。
