雖然采用鈉離子的全固體電池也已經(jīng)逐漸展開研究，但采用鋰離子的全固體電池的研究更加活躍。

在全固體電池的研究中，如何提高表示固體電解質(zhì)鋰的擴散速度的鋰離子導(dǎo)電率是個重要課題。在最近的研究中，東京工業(yè)大學(xué)、豐田汽車公司和高能加速研究機構(gòu)的研發(fā)小組發(fā)現(xiàn)了鋰離子導(dǎo)電率與有機電解液相當?shù)奈镔|(zhì)。主導(dǎo)研究的是東京工業(yè)大學(xué)研究生院綜合理工學(xué)研究科物質(zhì)電子化學(xué)專業(yè)的菅野了次教授。

菅野等人發(fā)表的是硫化物類固體電解質(zhì)的一種——Li10GeP2S12。鋰離子導(dǎo)電率在室溫（27℃）下非常高，為1.2×10-2S/cm。豐田試制了采用該固體電解質(zhì)的全固體電池，并于2012年10月公開。豐田證實“實現(xiàn)了原產(chǎn)品5倍”的輸出密度。

在本屆電池研討會上，以豐田為首，出光興產(chǎn)公司、三井金屬礦業(yè)公司、村田制作所、三星橫濱研究所及住友化學(xué)公司等也發(fā)表了論文。

豐田與大阪府立大學(xué)的辰巳砂研究室報告了可提高全固體電池壽命的研究成果。通過采用7Li2O·68Li2S·25P2S5，與該公司此前推進研究的75Li2S·25P2S5相比，實現(xiàn)了比較高的容量維持率。雙方試制了采用不同固體電解質(zhì)的全固體電池，以最大4V電壓進行充電后，在60℃下保存了1個月，采用7Li2O·68Li2S·25P2S5的電池的反應(yīng)電阻沒有升高，約為當初的0.9倍，維持了86％的放電容量。而采用75Li2S·25P2S5的電池的反應(yīng)電阻上升至當初的約2.0倍，放電容量維持率降到72％

豐田稱：“7Li2O·68Li2S·25P2S5耐水性高，活性物質(zhì)和固體電解質(zhì)界面能夠穩(wěn)定。因此可抑制硫化氫的產(chǎn)生量，為電池的長壽命化做出了貢獻。”此次的實驗是在60℃下實施的，由此可見，在高溫時也能抑制電池劣化。

負極材料采用金屬磷化物

固體電解質(zhì)與正極材料的組合備受關(guān)注的全固體電池還提出了高容量負極候選。就金屬磷化物發(fā)表演講的是大阪府立大學(xué)和出光興產(chǎn)的研發(fā)小組注。目前作為高容量負極受到關(guān)注的硅和錫雖然容量高，但與鋰制成合金時體積變化較大，難以延長壽命。

而金屬磷化物的特點是能形成金屬微粒子和Li3P。Li3P具有矩陣構(gòu)造，有望抑制鋰與金屬微粒子的合金化反應(yīng)造成的體積變化。另外，Li3P因鋰離子導(dǎo)電性高，僅利用活性物質(zhì)即可構(gòu)成負極的電極部分。

此次發(fā)表的論文中的負極材料采用了磷化錫（Sn4P3）。由該負極材料與Li2S-P2S5類固體電解質(zhì)及鋰銦合金正極構(gòu)成的試驗單元，即使負極電極中不含電解質(zhì)和導(dǎo)電添加劑也能作為充電電池使用，具備950mAh/g的初期放電量（圖10）。與采用Sn4P3、固體電解質(zhì)和乙炔黑以40:60:6重量比混合的電極復(fù)合體的單元相比，電極單位重量的容量約為2倍。此外，觀察充放電前以及初次放電后和充電后的電極發(fā)現(xiàn)，雖然出現(xiàn)了100μm級的裂紋，但Sn4P3與固體電解質(zhì)之間保持了出色的接觸界面。大阪府立大學(xué)認為，這要得益于Li2S-P2S5類固體電解質(zhì)的柔軟性。

空氣電池采用新的離子液體

比全固體電池的潛力還要高的是被稱為“終極電池”的鋰空氣電池。鋰空氣電池的正極采用空氣中的氧，因此可大幅提高能量密度。不過，有觀點指出空氣極的還元反應(yīng)存在難題等。

在本屆電池研討會上，豐田宣布通過在鋰空氣電池的電解液溶劑中采用離子液體N，N─二乙基─N─甲基─N─甲氧基銨雙三氟甲基磺酰胺（DEME-TFSA），可實現(xiàn)與有機溶劑相當?shù)娜萘?

鋰空氣電池用電解液溶劑的研發(fā)主流——有機溶劑雖然有望實現(xiàn)高容量化，但副反應(yīng)較大而且有揮發(fā)性，因此缺乏穩(wěn)定性。豐田之前采用N─甲基─N─丙基哌啶雙三氟甲磺酰胺（PP13-TFSA）離子液體也確認可以像理論上一樣發(fā)生充放電反應(yīng)，但一直存在容量低的課題。此次的DEME-TFSA與PP13-TFSA相比有望實現(xiàn)約3倍的高容量化。