研究成果の概要

対象となる研究は、次世代エネルギー貯蔵デバイスとして注目される全固体電池(*1)の実現に向け、硫化物系材料(*2)を基軸とした固体電解質(*3)の創製とイオン伝導機構の解明を体系的に推進し、当該分野に飛躍的進展をもたらしたものである。

菅野了次氏は、Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）やアルジロダイト型に代表される結晶性硫化物固体電解質を開発し、室温で液体電解質を大幅に上回るイオン伝導度を達成するとともに、その結晶構造と電子構造に基づくイオン拡散経路の理解を深化させ、高イオン伝導を発現する材料設計の指針を提示した。

一方、辰巳砂昌弘氏は、Li₂S–P₂S₅系に代表されるイオン伝導性ガラスおよびガラスセラミック材料の創製を通じて、高速イオン伝導を示す非晶質・準安定結晶材料を開拓し、硫化物系固体電解質の実用化に向けた材料基盤を築いた。

両氏の研究は、非晶質材料(*4)から結晶質材料(*5)に至る広範な物質群において高イオン伝導を実現する統一的な設計指針を確立するとともに、電極／電解質界面の理解を深化させることで、全固体電池の性能向上と実用化に向けた科学的基盤を確立した。

業績の学術界・産業界への波及

両氏の業績は、固体イオニクスおよびエネルギー材料科学の分野において、非晶質系および結晶系という異なるアプローチを相補的に統合することにより、イオン伝導材料研究に新たなパラダイムをもたらし、全固体電池分野に極めて大きなインパクトを与えた。その成果は世界的に高く評価され、関連論文は高い被引用数を記録しており、高速イオン伝導の発現原理に関する理解を飛躍的に深化させるとともに、関連研究の世界的発展を大きく促した。

また、これらの成果は、硫化物系固体電解質を採用する全固体電池技術の確立に直結しており、多くの企業・研究機関による実用化研究の重要な契機となっている。

特に、高安全性・高エネルギー密度を両立する次世代電池の実現に向けたキーテクノロジーとして、自動車用電池や定置型蓄電システムなどへの応用を目指す産業界の研究開発を強力に牽引し、カーボンニュートラル社会の実現に向けた重要な技術基盤となっている。