全固体電池材料探索を加速させる自動実験システムの登場

全固体電池材料の開発が進む中、国立研究開発法人産業技術総合研究所（以下、産総研）は、全固体電池の材料探索を支えるための新しいメカノケミカル合成実験の自動システムを開発しました。このシステムは、株式会社デンソーウェーブ、愛知工業大学、あいち産業科学技術総合センターとの共同によって実現され、最大10試料を一度の指令で実行することができます。

自動化の背景

全固体電池は、リチウムイオン電池の液体電解質を固体材料に置き換えた次世代型蓄電池で、高い安全性やエネルギー密度を誇ります。しかし、全固体電池の性能を確保するためには、固体電解質や電極材料の組成だけでなく、合成条件も変える必要があります。特に、粉体を扱う実験では、水分や酸素の影響を避けるためにグローブボックス内で行うため、手作業では負担が大きく、時間がかかるという課題が存在しました。

新しい自動実験システムは、粉体秤量から試料の保管までを一貫して自動化することによって、研究者の負担を軽減し、効率的な材料探索を実現します。

システムの特長

このシステムは、小型の人協働ロボットと専用モジュールから構成されています。限られた空間の中で、粉体の計量や容器の蓋の開閉、遊星ボールミルによる処理、さらに試料の保管までを連続して行えます。具体的には、試薬やビーズを使ったメカノケミカル合成を行っており、粉体に機械的な力を加えながら反応を進めることが可能です。

システムを利用することで、複雑な手順を人間が行う必要がなくなり、機械がこれを一括して行います。これによって、研究者は多様な材料組成や処理条件を短期間で比較し、最適化するための基盤を持つことができます。

今後の展望

この自動実験システムは、今後の材料探索において、導電率や構造の評価を行い、そのデータをAIによって解析する予定です。さらに、AI解析の結果を基に、自動的に次の実験条件を提案する機能を追加し、全固体電池材料の開発プロセスを自律的に進める材料開発プラットフォームを目指しています。

本システムの展開により、全固体電池の材料探索のスピードと効率が飛躍的に向上することが期待されています。