サイエンスZERO「わずか1分で満充電！夢の全固体電池」とは？
2018年7月29日（日曜日）に放送の『サイエンスZERO』は、わずか1分で充電が完了するという夢の次世代バッテリー”全固体電池”についての特集でした――。
今、スマホや電気自動車に使われているリチウムイオン電池（液体）にもやがて限界が！？…そこで新たに登場したのが「全固体電池（ぜんこたいでんち）」です。
現在は液体である電解質を固体に換え、液漏れの心配を無くし、耐熱性能をアップさせた夢の次世代リチウムイオンバッテリーがまもなく登場するかも知れません。
『サイエンスZERO』番組データ
【放送日時（初）】 2018年7月29日（日曜日）23:30～00:00
【放送局】 NHK Eテレ
【番組タイトル】 サイエンスZERO「1分で充電完了！？誕生！夢の全固体電池」
【司会進行】 小島瑠璃子 森田洋平
【スタジオゲスト専門家】 菅野了次（東京工業大学・全固体電池開発者）
【語り】 塩澤大輔
【声】 石野竜三
サイエンスZEROより。全固体電池に驚くこじるり。 pic.twitter.com/lFCwF4iGEg
— テレビ番組ブログ (@yonta24blog) July 31, 2018
リチウムイオン電池には限界が来ている？
筑波サーキットで電気自動車のレース大会が行われました。電池の種類はリチウムイオン電池。ただしリチウムイオン電池の性能にはさまざまな限界があるため本格的なレースをするのは難しいと言います。それは――
- 充電時間がかかりすぎる … レースでは予選と決勝の間に5時間半もの充電時間を必要とする
- 熱に弱い … リチウムイオン電池は高温になりすぎると発火する危険があるため迫力あるスピードを出してのレースは見られない
――このように現状のリチウムイオン電池の特性は、ガソリン車と同様のレースを行うことは不可能な状態なのです…。
全く新しい電池「全固体電池」誕生か！？
そこで日本の技術者が30年かけて開発しているのが「全固体電池（ぜんこたいでんち）」。全固体電池はリチウムイオン電池よりも電気を貯めることが出来、高温でも安全な夢の電池なのです。その特徴は――
- 熱に強く安全！
- 容量が3倍に！
- 充電時間が3分の1！
「全固体電池」のしくみとは？
全固体電池は、従来の充電池の材料を全て固体にしたものです。私たちが日常的に使っているリチウムイオン電池は、電解質の部分が液体になっています。
リチウムイオン電池は電解質の液体が漏れてしまう（液漏れ）する可能性が常にあるため、セパレーターと呼ばれる丈夫な箱で包み込まなくてはなりません。
そのためどうしても電池が大きくなってしまうのです…。また、液体には色々な物質も混ざっているため高温になると化学反応を起こし、余計な物質が電極に付着して劣化を早めてしまいます。
そこで次世代のリチウムイオン電池「全固体電池」では、リチウムイオンのみを通す固体の電解質を新たに開発しました。これによって余計な化学反応（劣化）が起きにくく、液体ではないため液漏れも発生しない安全性の高い電池が完成したのです。
（※旭化成、Panasonic、ホンダ、GSユアサ、日立などが実用化を目指し開発中とのこと。）
EV次世代電池「開発競争激しく」
— にこそく（市況民） (@nicosokufx) December 31, 2017
EVシフトが加速
①リチウムイオン電池
充電1回 走行距離 ガソリン比短い
フル充電に数時間
②全固体電池
走行距離2倍以上 + 数分程度でフル充電
トヨタ
パナソニックと提携し 2020年代前半実用化目指す
日産、ホンダ、日立、旭化成、GSユアサ
など開発競争
NHK pic.twitter.com/GtVWVBFDWg
「全固体電池」困難な開発の道のり
全固体電池の実用化目標は、2020年代前半（およそ5年後まで）に「全固体電池の電気自動車」を走らせることです。開発期間は約30年…山登りに例えると今は八～九合目辺りにさしかかった段階だそうです。
開発者のリーダーは、東京工業大学の菅野了次（科学技術創成研究員）先生。30年以上にわたり「液体電解質の換わりとなる固体」を探し続けてきました。
1991年、菅野先生が全固体電池の研究中にリチウムイオン電池が実用化（開発者は吉野彰博士）されましたが、全固体電池を開発するには技術的ブレークスルーを待たなくてはなりませんでした。
（※2019/10/23追記）旭化成の吉野彰先生は、2019年10月ノーベル化学賞を受賞されました）
実用化間近！３つのブレークスルーとは？
- 固体電解質「Li10GeP2S12」の発見に成功！ … 最も困難な課題だった。2011年についに発見した
- 固体電解質「Li10GeP2S12」の材料中高価な「ゲルマニウム」に替わり、安価な代替物質の発見に成功！ … ゲルマニウムは値段が高かったが、2016年に安い代替物質を発見することができた（しかもゲルマニウムよりも3倍高性能になった）
- 「界面の問題」のクリアーに成功！ … 当初は固体電解質と正極、負極の間にある壁（界面）が問題で電気が流れにくかったが、界面に新開発の膜を挟むことで電気がより流れやすくなった
現在9合目に居て後もう少しで完成すると菅野了次先生、私たちが日常的に使える電池にするためには細かい技術的な面をさらに詰めて行かなくてはならない…と語りました。
今後の研究は国家プロジェクトとして規模が拡大されます。国、自動車メーカー、電機メーカーが主導となる巨大プロジェクトがスタートするのです！！
将来的には自動車だけではなく、スマホなどの電池にも使えるようになり私たちの世界が少しでも便利になれば嬉しいと、菅野了次先生は語りました。
サイエンスZEROで固体電解質の話題取り上げられてた pic.twitter.com/kuNC0c60yT
— 加藤優輝 (@katomasa1828) July 29, 2018
2018年7月29日（日曜日）放送『サイエンスZERO「1分で充電完了！？誕生！夢の全固体電池」』より
『サイエンスZERO』放送終了後の反響ツイートは？
今日のサイエンスZEROは、電池。
— Q-Taka (@99QTaka) 2018年7月29日
先日の電気自動車のレースシーンが出てきました。
中野信治選手登場。
レースは、ポールtoウィン。
カッコ良かったです。
あれ？表彰台にレーサー鹿島さん？
番組の内容より、レースシーンが良かった。#中野信治 #レーサー鹿島 #サイエンスZERO
5Gといい、近いうちに、自動車やスマホに近いうちに革命が起こるってことでOKなのかな？
— あまり未羽(双極性障害寛解したい) (@AmaiMiwa8) 2018年7月29日
サイエンスZERO 観てたけど、リチウム電池を全固体電池として開発してるってやってた。
開発30年やって。
長い道のりやね。
けど、やりがいありそう。
2020年目標って言ってた。
#サイエンスZERO 久々に見ましたが、リフレッシュしたてから、随分と良くなりましたね。変にくだらないところなくなった。みんなが見たいサイエンスzeroになってきた。良かったです(^_^)
— はやかわ (@camaro_1024) 2018年7月29日
https://twitter.com/hiraharayshi/status/1023584711011053570
サイエンスZEROはリニューアルして面白くなったように思う。こじるりが良いのかもしれなあ。本当に科学に関心ありそう。
— yokoi (@dikky_cots) 2018年7月29日
試験中の電池が600w出たと言っていたが、同じサイズのリチウムイオン電池はどれくらいの出力なのか。まずそれを見せてからでないとお話にならない。 #サイエンスZERO 全固体電池 20180729
— 🍀マハタック🍀(元・鳥子は俺の嫁) (@tori_ore_yome) 2018年7月29日
全個体電池完成すれば死角はなさそう
— genron (@genron22) 2018年7月29日
熱による劣化がないというのも凄かった。EVはそこにでかい欠点があるから。
ただ課題が見えてこない。本当に生産プロセスだけ？#サイエンスZERO
イーロンマスクさんがリチウムイオン電池の大工場を沢山作るって言ってた気がするけど、この固体電池が完成したら計画も修正されるんだろうか… #サイエンスZERO
— 岡島 義治（HN:cosmos） (@cosmos0924) 2018年7月29日
サイエンスZERO「1分で充電完了！？誕生！夢の全固体電池」電気自動車への導入を見据え、全固体電池の開発が進む、現在主流のリチウムイオン電池に比べ充電時間も短く航続距離も伸びる、長年の開発秘話 https://t.co/pDJusTLYKp
— 豊原経人 t.toyohara (@ttoyoakiko3) 2018年7月30日
https://twitter.com/hacchi3dayo/status/1023816838935764992
昨日のサイエンスZEROですねぇ。
— 4noG6 (@g6_4no) 2018年7月30日
高温下で使えるリチウムイオン電池が実用化されれば、火災事故が無くなる様なの待ち遠しい。
https://twitter.com/StarFlyer10to1/status/1023877151169204225
録画してあったサイエンスZEROなう。
— まゆたん@趣味プログラマ🐾 (@mayuutann) 2018年7月30日
1分で充電完了！？誕生！夢の全固体電池
アメブロを更新しました。
— さおちゃん～そろそろ、カラオケにも行きたい！～ (@saoris0620) 2018年7月30日
『森田洋平アナウンサーの『サイエンスZERO』コーデチェック！（２０１８年７月２９日）』#アナウンサー #森田洋平#サイエンスZERO #NHK
【他画像3枚】
https://t.co/CdpI6KF7jT
#サイエンスZERO の録画視聴中。
— 固体量子(研究室公認VTuber) (@QM_phys_kyoto) 2018年7月30日
久しぶりに物性物理の話。
全固体電池、夢があるなー
#サイエンスZERO こじるりは、台本通りでないなら物凄く頭のいい女性だ。ただ自分だけ理解して視聴者はおきざりみたいな進行になりがち。数学の授業でよくあんな感覚を味わった。他の生徒は理解していても自分は何がなんだかわからないまま授業が進んでいく、あんな感じ。
— Ironman 26 (@dyscalculia_J) 2018年7月30日
こじるりの頭の良さがあれば #サイエンスZERO は理解の早い人、遅い人、すべての人に科学を理解してもらうための番組だと、いずれ理解するだろう。もし理解しないなら周囲が言ってあげないとダメだと思う。
— Ironman 26 (@dyscalculia_J) 2018年7月30日
【全固体電池】前から何度か書いてきた全固体電池。昨日、録画してたサイエンスZEROを見て、固体電解質や、固体電解質から＋電極へのリチウムイオンの流れを制御する「膜」の物質の組み合わせを見つけるまで、地道にほぼ手作業の試行錯誤でやってたのね。
— ROVER416T (@3D4everyone) 2018年7月30日
３０年掛かるわけだわ。
焼きなまし 人工知能 最適解 部分最適 全体最適 https://t.co/3TlOBhnzqt
— 概念主義者 ニートリアージ 我輩は猫以下 (@tokoroten510) 2018年7月30日
ROVER416T 3D4everyone 【全固体電池】前から何度か書いてきた全固体電池。昨日、録画してたサイエンスZEROを見て、固体電解質や、固体電解質から＋電極へのリチウムイオンの流れを制御する「膜」の物質の組み合
ROVER416T 3D4everyone 【全固体電池】前から何度か書いてきた全固体電池。昨日、録画してたサイエンスZEROを見て、固体電解質や、固体電解質から＋電極へのリチウムイオンの流れを制御する「膜」の物質の組み合わせを見つけるまで、地道にほぼ手作業の試行錯誤でやってたのね。
— 概念主義者 ニートリアージ 我輩は猫以下 (@tokoroten510) 2018年7月30日
３０年掛かるわけだ
サイエンスZERO「1分で充電完了！？誕生！夢の全固体電池」 - NHK 電気自動車への導入を見据え、全固体電池の開発が進んでいる。現在主流のリチウムイオン電池に比べ充電時間も短く航続距離も伸びるという。長年の開発秘話を紹介する。 https://t.co/ZliTz0KHIK
— ぽりごんΔ (@polygondelta) 2018年7月31日
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