SKオンが新素材の開発を通じ、シリコン負極全固体電池の商用化における難題とされてきた性能低下の問題に対する解決策を示した。
SKオンはヨンセ大学のチョン・ユンソク、キム・ジョンフン両教授の研究チームと共同で、シリコン負極材に最適化した新素材バインダーである電子伝導性高分子（PPMA）を開発したと15日に発表した。PPMAは伝導性と接着力を同時に確保し、シリコン負極全固体電池で繰り返しの充放電時に発生する構造的不安定の問題を改善できる素材である。
シリコン負極は理論上、黒鉛比で約10倍に達する貯蔵容量を持ち、高エネルギー密度電池の中核素材として注目されている。しかし充放電過程で体積が300%以上変化する問題が商用化の障害と指摘されてきた。電池の膨張・収縮で粒子間の接触が切れ内部抵抗が大きくなると、エネルギー密度と容量はもちろん、寿命・出力・効率など電池の性能を十分に発揮しにくい。
全固体電池は固体粒子間の接触を通じて電気が流れる構造である。接触が途切れると回復が難しいため、接着物質であるバインダーの使用を増やすか、高い圧力を加える方式が用いられてきた。だが従来バインダーとして広く使われてきたポリフッ化ビニリデン（PVDF）素材は絶縁性が強く、使用量を増やすほど電極性能を高めにくいという限界がある。
SKオンとヨンセ大学の研究陣は、低圧環境での性能低下の原因がリチウムイオンの伝達よりも電極内部の電子移動にあることを突き止めた。これにより新たに開発したPPMA素材は、電極全体に電子が移動する経路を安定的に形成しつつ、シリコン粒子の結合を強化するよう設計した。
また今回開発した新素材バインダーは工程の単純化および生産効率の向上にもつながる。従来は特殊溶媒と大きな圧力が必要だったが、PPMAは水系プロセスが可能で環境負担を減らし、製造コストも削減される。圧力も80%以上低減した。
今回の研究結果は国際学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）」に2024年12月5日に掲載された。審査委員は、従来の液体電解質ベース電池で活用が制限されていた導電性高分子バインダーを、全固体電池環境で安定的に実装し適用範囲を広げた点に注目した。
SKオンは全固体電池の商用化を目標に研究開発と生産準備を並行している。SKオンはテジョン未来技術院に全固体電池のパイロットプラントを構築しており、商用化の目標時期は2029年である。
パク・ギスSKオン未来技術院長は「産学連携により次世代全固体電池分野で意味のある進展を実現した」と述べ、「今後も学界とともに次世代電池の技術革新のスピードを高めていく」と語った。