日立ハイテクは2026年8月20日、パウレックと、全固体電池向け正極活物質のコーティング条件を効率的に探索する実証を完了したと発表した。フィジカルAIを活用し、従来は熟練技術者の経験に頼っていた条件探索を、データに基づく手法へ切り替える。実証内容を次世代ソリューション群「HMAX Industry」のラインアップとして提供し、事業化を目指す。

全固体電池のコーティング条件探索を効率化

全固体電池とは、リチウムイオン電池で用いる可燃性の電解液に代えて、不燃性の固体電解質を使う二次電池である。安全性の向上に加え、高電圧化や金属リチウム負極の適用が可能になることから、エネルギー密度の向上や長寿命化が見込まれる。EVの航続距離延長や充電回数の削減、電池パックの小型・軽量化につながる。

課題の一つが製造プロセスだ。全固体電池は充放電を繰り返すうちに、正極の活物質と固体電解質の界面に抵抗体が生じ、出力の低下を招く。対策として、リチウム伝導性の酸化物被膜を正極活物質にコーティングし、抵抗体の発生を防ぐ手法が取られている。正極活物質は、電池反応で電子を受け取る物質で、主にリチウムイオンを含む金属酸化物が使われる。

粒子状の正極活物質に対し、均一性や被覆率、膜厚を制御した最適なコーティングプロセスを設計するには、材料の組成、固体電解質との相性、装置条件など複数の要素を考慮する必要がある。条件探索やスケールアップに多くの時間と工数を要するうえ、高度な専門知識や技能も必要で、熟練者の経験やノウハウに依存する場面が多かった。

定量評価法とプロセス・インフォマティクスの組み合わせ

実証内容は2点ある。第1に、コーティング状態の定量的な物性評価法の開発だ。従来、コーティング状態の測定は煩雑な前処理に時間を要し、高い専門知識が必要な装置を用いるため難易度が高かった。今回は、パウレックがさまざまな製造条件で流動層コーティングしたサンプルに対し、前処理が不要で操作が容易な日立ハイテクの蛍光X線分析装置（XRF）や走査電子顕微鏡（SEM）を用いた。評価工程を効率化し、評価時間の短縮と測定結果のばらつき低減を通じて、膜厚や被覆均一性、界面特性を定量的に評価する手法を開発した。あわせて、プロセス条件と材料特性・電池性能との因果関係を明らかにした。

第2に、プロセス・インフォマティクスを活用した条件の最適化だ。パウレック製コーティング装置の運転データや過去の実績データと、開発した評価手法の結果を一つのデータテーブルに統合し、日立ハイテクのデジタルソリューション群「PROACCELA」によるプロセス・インフォマティクス技術を適用した。プロセス・インフォマティクスは、製造・実験プロセスの条件や計測データを統合的に解析し、性能予測や最適な製造条件の探索をデータ駆動で進める技術だ。検証の結果、最適なコーティング条件を決定でき、開発期間や生産立ち上げ期間の短縮につながる手法であることを確認した。

パウレックは粉体処理技術を中核に、粉砕、混合、造粒、コーティングの装置技術とプロセス設計力を持つメーカーだ。日立ハイテクは分析装置や電子顕微鏡を提供し、電池材料の開発・量産検討を解析・分析技術で支援してきた。

両社は2030年ごろに見込まれる全固体電池市場の本格化を見据え、コーティングプロセスの提案を「HMAX Industry」のラインアップとして事業化する方針だ。電池材料のさまざまなコーティング対象・材料系へ適用範囲を広げ、将来は高機能材料や医薬品、化学など幅広い分野への展開も検討する。

関連情報

プレスリリース：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000218.000049375.html

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