超越实际应用——天游ty8检测中心态电池研究的前沿与挑战
采访 18
大阪公立大学工学研究科材料工程领域森繁夫教授
天游ty8检测中心态电池有望成为电动汽车的下一代电池，但在投入实际使用之前仍面临诸多挑战。在大阪公立大学的天游ty8检测中心态电池研究所，多个研究小组正在研究技术问题，并通过天游ty8检测中心态电池实用研究小组进行业务合作和人员交流。我们采访了该大学的森繁夫教授，了解了天游ty8检测中心态电池的困难以及他打算如何应对该行业。
产学界合作推动天游ty8检测中心态电池发展
有一个名为“世界上最有影响力的前 2% 科学家”的名单（*1）。它按领域对论文被引用最多的研究人员进行排名，2025 年版包括大阪公立大学。
※1“标准化引文指标的全科学作者数据库”。由美国斯坦福大学和荷兰爱思唯尔创建并出版
研究所根据方法有五个小组，包括（1）新材料开发和（2）固-固界面控制，其中大多数小组包括“世界上最有影响力的科学家”。
引用：大阪公立大学天游ty8检测中心体电池研究所通讯第 2 号
日本专利局：天游ty8检测中心态电池专利申请技术趋势调查发表论文数量最多的研究人员所属机构列表
引用：大阪公立大学天游ty8检测中心态电池研究所通讯第 2 号
此外，日本专利局的《2020年专利申请技术趋势调查》显示，天游ty8检测中心态电池是日本具有优势的技术领域。此外，在基于2013年至2022年发表的固体电解质相关论文数量的机构排名中，大阪公立大学排名世界第二、日本第一。
这些成就和系统表明大阪公立大学是世界领先的天游ty8检测中心态电池研究中心之一。
固态电池是下一代二次电池，尤其适用于电动汽车 (EV)。
“不可逆转的问题”
天游ty8检测中心态电池的基本结构是正极活性物质(*2)和负极活性物质(*3)
*2 对于锂离子二次电池，在充电过程中释放锂离子并在放电过程中捕获相同离子的材料
*3 对于锂离子二次电池，在充电过程中从正极捕获锂离子并在放电过程中释放相同离子的材料
结构本身很简单，乍一看似乎没有什么复杂的问题。然而，森教授说，第一个问题是“这些粉末处于什么样的接触状态以及它们形成什么样的界面？”（森教授）。
固态电池内部
界面成为问题的一个明显例子是，重复充电和放电导致活性材料膨胀和收缩，导致与电解质的界面接触不良。这会增加电阻，但在某些情况下它可能会剥落并变得几乎绝缘。
森教授还说：“在某些情况下，当施加电压并且离子移动时，它们的结构会发生变化或发生化学反应，使它们无法返回到原始状态。”
电荷载流子（锂离子）并不是唯一的移动离子。为了促进锂离子的移动，在硫化物固体电解质中添加了比锂大的氯（Cl）和溴（Br）。
※4 银铜矿型硫化物固体电解质
“重复使用的二次电池本质上是可逆的（恢复到原始状态）。
需要多种设备来调查该问题
当然，需要各种类型的设备来分析问题。为了观察粉末的状态，微米级的观察装置就足够了，但为了观察成分和结构的变化，需要能够在更精细的尺度上观察元素的分布和状态的装置。在确认元素时，它的原子序数较小，如锂。
天游ty8检测中心态电池生产手套箱
更麻烦的是，这些观察和分析必须在没有大气暴露的环境中进行。研究对象的锂会立即与大气中的水分发生反应，生成氢氧化锂并释放出易燃的氢气。同样，硫化物基固体电解质在与大气中的水分反应并产生有毒的硫化氢气体时会改变结构。因此，样品在不暴露于大气的环境中（手套箱内）制备，然后在密封容器中送到分析仪。分析仪的设计还必须能够分析密封容器中的样品而不将其暴露在大气中。
最新设备各种规格
通过查看实验室中安装的设备的规格可以看到各种各样的分析。例如，2025财年，作为文部科学省“J-PEAKS”项目引进设备的一部分，从JEOL引进了以下四台设备。
- 肖特基场发射扫描电子显微镜：JSM-IT810
- 气相色谱仪飞行时间质谱仪：JMS-T2000GC AccuTOF™ GC-Alpha 20
- 超小型单晶结构分析平台：XtaLAB Synergy-ED
- 能量过滤扫描电子显微镜
第一台JSM-IT810不限于普通扫描电子显微镜(SEM)的功能。室（样品室）周围有多个附件。一种是能量色散 X 射线光谱仪（EDS：Energy
JSM-IT810肖特基场发射扫描电子显微镜
JSM-IT810的另一个特点是支持操作数分析。操作分析是对样本表达其功能的过程的直接观察。具体来说，由于配备了可选的充放电支架，因此可以在充放电时测量电流值，同时观察样品状态的微观变化。通过利用这些功能，“我们希望进行观察，捕捉现场界面的变化，同时通过使电极接触来再现充电和放电状态。”（森教授）
第二台设备 JMS-T2000GC，被归类为“气相色谱飞行时间质谱仪”。但与传统色谱仪相比，它配备了更多的电离方法，具有能够电离并检测以前难以电离的化学物质的特点。此外，它还配备了利用AI的自动定性分析软件，因此可以高精度地列出候选化学物质的分子式。
在大阪公立大学，该装置的名称是“未知材料分析系统”。当反复充放电产生意想不到的化学物质时，该装置将有助于阐明该物质的真实身份。
超小型单晶结构分析平台XtaLAB Synergy-ED
第三个 XtaLAB
第四能量过滤扫描电子显微镜是JEOL提出的前所未有的新型电子能谱装置。二次电子（几十eV以下）、俄歇电子（几十到几keV）和反射电子具有不同的能带。
由于配备了离子枪，因此可以在蚀刻的同时在深度方向上进行分析，通过快速获取和累积各层的光谱信息，可以对三维数据进行实际分析，这在以前是很困难的。
天游ty8检测中心态电池研究所利用这些分析仪进行各种分析，不仅可以为实际应用提供提示，而且可以积累基础研究方面的知识。
前大学校长的关注点超出了实际应用
天游ty8检测中心态电池研究所于2020年8月成立。辰砂正宏，固态电池研究员，大阪府立大学校长（时任*5）
※5
天游ty8检测中心态电池研究所的历史
| 2020.8. |
天游ty8检测中心态电池研究所成立名称是“大阪府立大学天游ty8检测中心体电池研究所” |
|---|---|
| 2021.4. |
成立天游ty8检测中心态电池实用研究组名称是“大阪府立大学天游ty8检测中心态电池实用研究组”。一个研究小组，其目的是积极促进与公司的合作和研究人员的交流。包括特别会员在内的会员企业数量为110家（截至2026年4月） |
| 2022.4. |
市立大学与县立大学合并因此，研究所和研究组的名称已更改为“大阪公立大学天游ty8检测中心态电池研究所”和“大阪公立大学天游ty8检测中心态电池实用研究组” |
| 2022.8. |
关西蓄电池人力资源开发联盟成立由近畿经济产业局领导的财团，产学界和政府合作，到 2030 年在电池制造领域培养约 22,000 人的人力资源，并在包括材料在内的整个供应链上培养约 30,000 人的人力资源。该大学预计将培训约 8,000 名高技能工人，并负责通过讲座和参观培训制造工人。天游ty8检测中心态电池研究所作为基于尖端电池材料开发和评估分析技术的人才培养基地参与其中。 |
| 2023.4. |
文部科学省批准为共同利用/研究中心国内首家专业从事天游ty8检测中心态电池的联合使用/研究中心 |
| 2023.12. |
J-PEAKS 接受代表研究种子的提案以大阪公立大学为拟建大学的项目提案被文部科学省的“地区核心和特色研究型大学加强项目（J-PEAKS）”采纳。大阪公立大学的强项以天游ty8检测中心态电池为中心的能源材料研究被认为是独特的研究种子的代表，可以通过促进产学界和公共部门和民间部门之间的共同创造，为政策规划和社会实施做出积极贡献。 |
| 2025.4. |
智慧能源大厦开业智能能源大楼在文部科学省“产学官合作和大学合作联合研究设施改善项目”和 J-PEAKS 的支持下，在大阪公立大学中百舌鸟校区建成。配备下一代天游ty8检测中心态电池样机生产线、共享研究基础设施中心、产学官合作孵化空间 |
关西地区拥有松下能源、GS汤浅等众多电池相关企业，特别是大阪湾沿岸地区，锂离子电池制造工厂、相关零部件制造商、研发机构云集，被称为“关西电池湾”。在这些企业的期待下，研究小组已发展到100多家企业（截至4月） 2026）。
龙须砂教授常说：“基础研究只有在实际应用后才重要。”大学往往只做基础研究，一旦投入实际应用，研究就结束了，但这并不支持日本的工业。即使在实际应用之后，了解正在发生的事情以及我们可以在多大程度上改进它也很重要。”（森教授）
毫无疑问，企业迫切寻求的是实际应用的突破。但如果有大学支持在产品投入实际应用后，基于基础研究的知识来提高产品的性能，那对企业来说就是一件幸事。
创新学院智慧能源大楼于2025年4月1日启用产学研公私生活实验室设施，促进与公司的共同创意研究和初创企业创建
森茂夫
大阪公立大学工学研究科材料工学系教授
专门从事功能材料的结构分析。我们正在致力于阐明天游ty8检测中心态电池材料的反应机制和界面现象，包括使用电子显微镜进行微观结构评估。
