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次世代電池用電極材料の高エネルギー密度、高出力化

次世代電池用電極材料の高エネルギー密度、高出力化

~リチウム過剰系正極、三元系正極、シリコン系負極、ポストリチウムイオン電池~

目次

第1章 次世代二次電池の開発動向と今後の課題

第1節 電池市場と次世代リチウムイオン電池の電極材料の開発動向、安全性の要求
  • 1.電池市場の推移と開発状況
  • 2.正極材料の開発動向
  • 3.負極材料の開発動向
  • 4.リチウムイオン電池の安全性向上技術と熱暴走メカニズム
第2節 次世代正・負極剤における電池設計と安全性
  • 1.正極材
    • 1-1 安全性に関する材料・設計・運用
    • 1-2 製造工程と異常に対するアクション
    • 1-3 汎用系正極の特性
    • 1-4 正極剤の理論容量と実用容量の現状
    • 1-5 正極材の容量とセルの比容量モデル
    • 1-6 EV電池システムのAh数、比容量、正負極
  • 2.負極材
    • 2-1 負極材料の理論容量とセルの端子電圧
    • 2-2 LTO負極の実装例
    • 2-3 正・負極剤の容量とセルの試算
    • 2-4 (正極+負極) の体積と合金系負極の効果
    • 2-5 合金系負極のバインダー
  • 3.高容量系正極材
    • 3-1 エネルギー密度向上のステップ
    • 3-2 5V系正極材の放電特性 (1)
    • 3-3 5V級正極材の放電特性 (2)
    • 3-4 正極材のコスト試算
    • 3-5 ポリアニオン系正極剤の特性と比較
    • 3-6 最近2017年の正極材データ
    • 3-7 「使えない正極剤…」
  • 4.安全性
    • 4-1 正・負極材料との相互関係
    • 4-2 材料選定のステップ
第3節 リチウムイオン二次電池の開発と技術ロードマップ
  • 1.モバイル用リチウムイオン電池の動向
    • 1-1 モバイル用リチウムイオン電池の分類とビジネスモデル
    • 1-2 部材開発とLIB安全性技術の構築
    • 1-3 LIBの安全性と信頼性に関する事故・リコールの事例
  • 2.自動車の電動化と車載用リチウムイオン電池の産業競争力
    • 2-1 自動車業界に課せられる環境規制
    • 2-2 自動車各社の法規に適合させるビジネスモデル
    • 2-3 エコカー事業戦略の動向
      • 2-3-1 欧州勢を中心としたEV動向と各社戦略
      • 2-3-2 群雄割拠となるEVワールド
    • 2-4 中国におけるエコカー政策
    • 2-5 電池業界の動向と戦略
      • 2-5-1 自動車業界と一体化した日本の電池業界
      • 2-5-2 日韓電池業界の今後の課題
  • 3.車載用電池の安全性・信頼性確保に関するビジネスモデル
    • 3-1 安全性・信頼性確保に関する評価プロセス
    • 3-2 受託試験ビジネスと認証事業による開発効率向上

第2章 リチウム過剰系正極材料の微細構造とサイクル特性の改善

第1節 リチウム過剰固溶体系正極材料の高容量化と充放電サイクル特性の向上
  • 1.Li2MnO3-LiMO2系 (M=Mn,Co,Niなど) 固溶体とは
  • 2.初期充放電曲線とサイクル初期の結晶構造変化
  • 3.充放電性能向上の試み
    • 3-1 段階的前充放電処理法
    • 3-2 表面修飾
    • 3-3 合成法の工夫により活物質の形態を変える方法
第2節 Li2FeSiO4/C複合材料の微細構造と電池特性
  • 1.噴霧凍結乾燥法によるLi2FeSiO4/C複合材料の合成
  • 2.噴霧凍結乾燥法で合成されたLi2FeSiO4/C複合材料の微細構造
  • 3.噴霧凍結乾燥法で合成されたLi2FeSiO4/C複合材料の電池特性
第3節 水系バインダーの高電圧・高容量リチウム過剰系正極への適用と充放電特性
  • 1.電極の作製および電池評価方法
  • 2.合成されたLi[Li0.2Ni0.18Co0.03Mn0.58]O2のキャラクタリゼーション
第4節 Li3V2 (PO4) 3/カーボン複合体への異種元素ドーピングと高速正極特性
  • 1.高速蓄電デバイス用正極材料としてのモノクリニック型Li3V2 (PO4) 3
  • 2.uc-Li3V2 (PO4) 3/MWCNT複合体
  • 3.Li3V2 (PO4) 3への異種金属ドープ
  • 4.uc-Li3V2 (PO4) 3/MWCNT複合体へのアルミニウムドープ
第5節 リチウム過剰系LixV2O5とLi2MnO3における局所構造とリチウムイオン拡散挙動
  • 1.実験方法
  • 2.LixV2O5とLi2MnO3における局所構造とLi+イオン拡散
    • 2-1 LixV2O5における結晶構造とLi+イオン拡散3)
      • 2-1-1 広帯域7Li NMRスペクトルのリチウム組成変化
      • 2-1-2 固体高分解能7Li -NMRスペクトルのリチウム組成変化
    • 2-2 Li2MnO3における結晶構造と電気伝導2)
      • 2-2-1 試料のミリング処理と合成
      • 2-2-2 固体高分解能7Li-NMRスペクトル
      • 2-2-3 熱活性的な電気伝導
第6節 Li2MnO3系正極材料のサイクル特性改善手法
  • 1.Fe含有Li過剰層状正極を用いたセルのサイクル特性改善
    • 1-1 電解液のイオン液体添加剤の検討
    • 1-2 正極活物質の酸化物コートの検討
    • 1-3 イオン液体添加剤、酸化物コート正極材を用いた改良セルの特性
    • 1-4 正極活物質の炭素還元の検討

第3章 リン酸鉄系正極材料の開発と高出力対応

第1節 リン酸鉄リチウム正極材料の合成方法と電池特性
  • 1.リン酸鉄リチウムの合成と粉体特性
    • 1-1 合成方法による粉体特性の比較
    • 1-2 噴霧熱分解法によるリン酸鉄リチウムの合成
    • 1-3 パルス燃焼噴霧熱分解法によるリン酸鉄リチウムの合成
  • 2.リチウムイオン電池の特性
第2節 リン酸ピロリン酸バナジウムリチウム正極活物質の開発
  • 1.多結晶および単結晶合成
  • 2.結晶構造
  • 3.電気化学特性
  • 4.バナジウムイオンの電子状態
  • 5.電子スピンとリチウムイオンのダイナミクス
  • 6.リチウムの部分脱離相および過剰挿入相
  • 7.リチウム-銀の部分置換相
第3節 LiFePO4/Cの合成によるリチウム二次電池正極材料の高出力化
  • 1.LiFePO4のカーボンコーティングによる電気化学特性の改善
  • 2.カーボンナノチューブを複合化したLiFePO4/C
  • 3.グラフェンを複合化したLiFePO4/C
  • 4.微小球体化したLiFePO4/C
第4節 リン酸鉄リチウム正極材料へのカーボンコーティング技術と高出力化
  • 1.試料の表面修飾、特性評価と条件
  • 2.構造、電気化学的特性の解析

第4章 三元系、ニッケル系正極材料の高容量化と劣化現象の解析

第1節 三元系正極材料の劣化現象のモデル解析
  • 1.電極劣化現象のモデリング
  • 2.充放電解析モデルと初期特性の解析
    • 2-1 充放電解析の1粒子モデル
    • 2-2 初期特性パラメータの決定
  • 3.電極劣化モデル
    • 3-1 負極劣化モデル
    • 3-2 正極構造転移モデル
    • 3-3 初期劣化特性の電極劣化モデルによる解析
    • 3-4 活物質の割れモデル
  • 4.多因子劣化シミュレーションによる中長期劣化挙動と寿命推定
  • 5.第一原理計算法による3元系正極構造転移部のLi易動度の評価
第2節 Co系、Ni系、Mn系正極活物質の高容量・高耐久化のための表面処理技術
  • 1.Co系正極
  • 2.Ni系正極
    • 2-1 Ni (Ni<0.5) 系正極
    • 3.2 Ni (0.8>Ni≧0.5) 系正極
    • 3.3 Ni (Ni≧0.8) 系正極
  • 3.Mnスピネル系正極
  • 4.今後の期待
第3節 5V級リチウム正極材料LiNi0.5Mn1.5O4の緩和解析
  • 1.LNMOの電極反応
  • 2.リチウムイオン二次電池電極材料の緩和解析
  • 3.スピネル型LiNi0.5Mn1.5O4系正極材料の緩和解析
    • 3-1 実験
    • 3-2 LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) の緩和現象
    • 3-3 LiNi0.5Mn1.3Ti0.2O4 (LNMTO) の緩和挙動
第4節 放射光を用いたLiNi0.8Co0.1Mn0.1O2の電荷補償メカニズムの解明
  • 1.XAFSによる二次電池電極材料の酸化還元挙動の解析
  • 2.硬X線XAFSによる遷移金属元素の電荷補償機構の解析
  • 3.軟X線XAFSによる酸素の電荷補償機構の解析

第5章 有機系正極材料の開発と高容量化

第1節 有機無機複合材料を正極とする高容量リチウム二次電池の開発
  • 1.錯体クラスターを正極とする二次電池の開発
  • 2.分子クラスター/ナノカーボン複合体の蓄電特性
  • 3.酸化還元活性な金属有機構造体の蓄電特性
第2節 電気伝導性有機金属錯体を正極活物質とした二次電池の充放電特性
  • 1.有機伝導体
  • 2.DCNQI金属錯体の作製
  • 3.DCNQI金属錯体の充放電特性
    • 3-1 (DMe-DCNQI) 2Li
    • 3-2 (DMe-DCNQI) 2Mg
    • 3-3 DCNQI金属錯体における金属カチオン効果
    • 3-4 DCNQI金属錯体によるバルク電極の試み

第6章 カーボン系負極の開発と電極特性の向上技術

第1節 車載、大型リチウム電池に対応する黒鉛負極の開発
  • 1.炭素系LIB負極材料の開発状況
    • 1-1 LIB負極材料の種類と代表特性
    • 1-2 大型LIB及び負極材料の要求項目
  • 2.人造黒鉛負極材のサイクル寿命、保存特性、入出力特性の改善
    • 2-1 人造黒鉛SCMGの特徴
    • 2-2 人造黒鉛SCMG (AGr) 、表面コート天然黒鉛 (NGr) の耐久性比
    • 2-3 人造黒鉛SCMGの充放電サイクルで膨張特性
    • 2-4 人造黒鉛SCMGの急速充放電性 (入出力特性)
    • 2-5 人造黒鉛SCMGのさらなる高容量化:Si黒鉛複合負極材の開発
  • 3.VGCFのLIB負極用導電助剤としての状況
第2節 カーボンナノチューブへの機能性分子の包含による電極特性の向上技術
  • 1.SWCNT内包系の合成とキャラクタリゼーション
    • 1-1 チューブ内の表面ポテンシャル
    • 1-2 合成法
    • 1-3 キャラクタリゼーション
  • 2.SWCNT内包系の電池電極への応用
    • 2-1 PSWCNT
    • 2-2 SSWCNT
    • 2-3 PhQSWCNT
    • 2-4 ISWCNT
第3節 グラフェンライクグラファイトの層数制御
  • 1.GLGの構造
  • 2.GLGの充放電挙動
  • 3.GLGの積層数の制御
  • 4.積層数の異なるGLGの負極特性
第4節 欠陥を導入したグラフェンのリチウムイオン電池電極特性
  • 1.欠陥導入グラフェンの作製と構造
  • 2.リチウムイオン電池電極特性
  • 3.プロトン型電気化学キャパシタ電極特性
第5節 ヘテロ原子置換型炭素材料を用いたリチウムおよびナトリウムイオン二次電池負極の高容量化と安定性
  • 1.ヘテロ原子置換型炭素材料の作製と生成物
    • 1-1 B/C/N材料とB/C材料の作製
    • 1-2 生成物の組成
    • 1-3 生成物の結晶構造
  • 2.電気化学インターカレーションと負極特性
    • 2-1 Liイオン二次電池負極特性
    • 2-2 Naイオン二次電池負極特性

第7章 シリコン系負極材料の開発とサイクル劣化の抑制

第1節 SiO負極の充放電特性の特徴と高性能化への指針
  • 1.SiO材料の概要
  • 2.リチウムイオン二次電池用SiO材料の平衡論
  • 3.アモルファスSiO負極と不均化SiO負極の充放電特性
  • 4.SiO負極の性能向上への指針
第2節 シリコン系コンポジット負極の創製と電極-電解質界面の最適化
  • 1.三元系シリサイド/Siコンポジット電極のリチウム二次電池負極特性
  • 2.リンをドープしたSiからなる負極の反応挙動解析
  • 3.機能性電解液を用いた電極-電解質界面の最適化
第3節 PS-PVD法を用いたリチウムイオン電池負極向けシリコン系複合ナノ粒子の開発
  • 1.プラズマスプレー技術
    • 1-1 プラズマスプレーの分類
    • 1-2 PS-PVD
  • 2.ナノ粒子作製及び評価手法
    • 2-1 ナノ粒子作製手順
    • 2-2 電池特性評価
  • 3.Si系ナノ粒子
    • 3-1 原料粉末供給量依存
    • 3-2 Si-M系共凝縮
  • 4.SiO系ナノ粒子
    • 4-1 SiO原料の特徴
    • 4-2 SiOナノ粒子構造と電池特性
    • 4-3 SiOナノ粒子の不均化反応促進
第4節 シリコン粉末の製造方法とケイ酸系無機バインダを用いたDG-Si負極の電極特性
  • 1.シリコン粉末の製造方法と負極特性
    • 1-1 Siの粒子径が及ぼすサイクル特性への影響
    • 1-2 シリコンウエハース加工プロセスから得られるSi粉末と電極特性
    • 1-3 亜鉛還元法により得られるSi粉末と電極特性
  • 2.ケイ酸系無機バインダをコーティングしたDG-Si負極
第5節 シリコン切粉から創製したシリコンナノ粒子のリチウム電池負極での応用と特性
  • 1.シリコン切粉
    • 1-1 シリコン切粉の発生
    • 1-2 太陽電池用シリコンウェーハのスライス法
    • 1-3 シリコン切粉の需要と応用研究
  • 2.シリコン切粉からのシリコンナノ粒子の創製
    • 2-1 シリコン切粉に含まれる汚染物の除去
    • 2-2 シリコン切粉の粉砕によるシリコンナノ粒子の創製
    • 2-3 シリコン切粉由来のナノ粒子の形状
  • 3.シリコン切粉のリチウムイオン電池の負極材料への応用
    • 3-1 ナノシリコン材料の負極材料への応用
    • 3-2 シリコン切粉の負極材料への応用
第6節 廃シリコン粉末を用いたリチウムイオン電池負極の開発
  • 1.廃Si粉末の生成
  • 2.Siマイクロピラーの形成原理
  • 3.レーザ照射プロセス
  • 4. 実験結果および考察
    • 4-1 レーザフルエンスおよび走査速度の影響
    • 4-2 レーザ入射角の影響
    • 4-3 混合粉末の成分の影響
    • 4-4 混合粉末の膜厚の影響
    • 4-5 マイクロピラーの断面観察
    • 4-6 充放電特性
第7節 めっきによるシリコン系負極の長寿命化
  • 1.電析 Sn 系負極
    • 1-1 電析 Sn 合金負極
    • 1-2 メソポーラスSn 負極
  • 2.電析 Si 系負極
    • 2-1 電析 Si -O-C複合負極
  • 3.電析Si-O-C 複合負極の高エネルギー密度化
第8節 シリコン負極材料へのコーティング技術と体積膨張の抑制技術
  • 1.難黒鉛化性炭素繊維/シリコン複合負極材料の合成と炭素コーティング
    • 1-1 試料の合成、特性評価と条件
    • 1-2 構造、電気化学的特性の解析
  • 2.天然黒鉛/シリコン複合負極材料の合成と炭素コーティング
    • 2-1 試料の合成、特性評価と条件
第9節 SiO負極サイクル特性の改善と初期効率の改善
  • 1.黒鉛-SiO混合負極の劣化改善
  • 2.SiOの劣化の要因 (初期劣化について)
  • 3.SiOの劣化要因 (長期劣化)
  • 4.SiO負極の初期効率改善
第10節 シリコン負極の充放電に伴う体積変化の考察と測定
  • 1.充放電に伴うシリコン負極の体積変化と電極設計
  • 2.単粒子測定法
  • 3.シリコン負極の容量密度
  • 4.ピンセット型プローブを用いたシリコン単粒子の評価

第8章 チタン酸系負極材料の開発と充放電特性の改善

第1節 チタン酸化物系材料の小粒径化による充放電特性の改善
  • 1.小粒径化による充放電特性の改善
  • 2.導電性付与による充放電特性の改善
    • 2-1 カーボン材料との複合化
    • 2-2 窒素ドープによる導電性の付与
第2節 Li2O-TiO2-P2O5系非晶質粉末の結晶化によって得られた負極材料の充放電挙動
  • 1.Li2O-TiO2-P2O5系非晶質粉末の調製と結晶化
  • 2.塗布型シート電極の作製と電気化学セルの構成
  • 3.電気化学測定方法と充放電挙動
    • 3-1 サイクリックボルタンメトリー (CV) 測定
    • 3-2 定電流充放電測定
  • 4.ex-situ XRD測定による電極反応機構の検討

第9章 スズ系負極材料の開発と充放電特性の向上

第1節 電気化学的手法によるSn系負極材料の作製
  • 1.リチウムイオン二次電池用Sn系負極材料の作製
    • 1-1 純Sn負極材料の作製
    • 1-2 Sn-Cu合金負極材料の作製
  • 2.ナトリウムイオン二次電池用Sn系負極材料の作製
    • 2-1 純Sn負極材料の作製
    • 2-2 3次元構造体と複合化したSn負極材料の作製
第2節 スズ合金を含有するガラスセラミックス負極の合成とその特徴
  • 1.スズ系アモルファス負極
  • 2.酸化物ガラスの還元による金属形成
  • 3.還元剤を用いた不可逆容量の初回不可逆容量の低減
  • 4.GSPOガラスとAlとのメカノミリング反応によるSn析出
第3節 Li二次電池負極用の鱗片状Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5複合めっき膜の作製及び充放電特性
  • 1.大容量Sn系負極材料の開発
    • 1-1 スズ (Sn) 系負極材料の現状
    • 1-2 鱗片状Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5複合めっきのナノ構造設計及び構造制御
    • 1-3 Sn-TiO2ハイブリッドめっき
  • 2. Sn-TiO2複合めっき膜の微細構造に対するめっき条件の影響
    • 2-1 均一な複合めっき膜の形成条件の探索
    • 2-2 複合めっき膜の微細構造に対するめっき浴のEtOH/H2O比および電流密度の影響
    • 2-3 大表面積を持つ鱗片状複合めっき膜の形成条件の最適化
  • 3.複合めっき膜の化学組成および結晶構造の特徴
    • 3-1 複合めっき膜の化学組成に対するめっき条件の影響
    • 3-2 複合めっき膜中のSnおよびTiの化学結合状態
    • 3-3 ハイブリッドめっき法による鱗片状Sn-TiO2複合めっきの生成メカニズムおよび影響因子
  • 4.Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5複合めっき膜の結晶状態
    • 4-1 加熱前後の Sn-SnO2-TiO2複合めっき膜の結晶構造
    • 4-2 鱗片状Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5複合めっき膜の断面構造
  • 5.Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5/Cu複合負極の充放電特性評価
    • 5-1 ポーラスSn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5/Cu複合負極の充放電特性
    • 5-2 鱗片状Sn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5/Cu複合負極の充放電特性に対する熱処理および膜組成の影響
第4節 ゼラチン被覆Snナノ粒子のリチウムイオン電池負極材としての可能性
  • 1.実験方法
    • 1-1 ゼラチン被覆Snナノ粒子の合成
    • 1-2 ゼラチン被覆Snナノ粒子の評価
    • 1-3 ゼラチン被覆Snナノ粒子の充電方法
  • 2.結果と考察
    • 2-1 相同定と相変態率
    • 2-2 部分相変態粒子
      • 2-2-1 TypeA界面
      • 2-2-2 TypeB界面
    • 2-3 界面におけるLiの移動と構造決定

第10章 ナトリウムイオン電池の電極材料の開発と高容量化

第1節 低融点溶融塩のナトリウム二次電池への応用
  • 1.中温作動ナトリウム二次電池用FSAイオン液体の性質
  • 2.中温域における電極材料の充放電挙動
第2節 ナトリウムイオン電池負極としての低温焼成易黒鉛化炭素材のNa吸蔵・放出特性
  • 1.SIB負極炭素材候補
  • 2.メソフェーズピッチ系炭素繊維Melblon
  • 3.低温焼成MelblonのLi吸蔵・放出反応速度の評価 (過去の知見)
  • 4.LFSCとHCのLiおよびNa吸蔵・放出特性のCV評価
  • 5.焼成温度の異なるMelblonのLiおよびNa吸蔵・放出特性のCV評価
  • 6.焼成温度の異なるMelblonのNa放出速度 (Dchem)
第3節 集電体一体型ナトリウムイオン二次電池負極の創製
  • 1.高強度クラッド集電箔 (リチウムイオン電池用集電体)
  • 2.圧延プロセスにより作製したCuナノワイヤー箔集電体 (リチウムイオン電池用集電体)
  • 3.電気化学的手法により作製した粗面化集電体 (リチウムイオン電池用集電体)
  • 4.ポリアクリル酸添加めっき浴からの粗面化集電体の設計と構築
    • 4-1 ポリアクリル酸添加めっき浴から作製した粗面化集電体のNIB用Sn負極への適用
第4節 ナトリウムイオン電池用化合物系負極活物質の創製
  • 1.電極材料の開発の歴史と筆者らの取り組み
  • 2.一酸化ケイ素 (SiO)
  • 3.リン化スズ (Sn4P3)
  • 4.イオン液体電解液の効果:還元分解の抑制と安全性の向上
  • 5.希土類元素-スズ合金 (LaSn3およびSmSn3)
第5節 プルシャンブルー類似体によるナトリウムイオン電池正極材料の高容量化
  • 1.ナトリウムイオン二次電池
    • 1-1 ナトリウムイオン二次電池とは
    • 1-2 プルシャンブルー類似体とは
    • 1-3 電池材料としてのプルシャンブルー類似体
  • 2.プルシャンブルー類似体の合成
    • 2-1 粉末の合成方法
    • 2-2 薄膜の作成方法
    • 2-3 薄膜電極の利点
  • 3.プルシャンブルー類似体薄膜の電気化学特性
    • 3-1 放電曲線
    • 3-2 酸化還元プロセスの同定
    • 3-3 ナトリウムイオンの拡散係数
  • 4.マンガンプルシャンブルー類似体の性能向上への試み
    • 4-1 マンガンプルシャンブルー類似体の利点
    • 4-2 鉄濃度の制御
    • 4-3 グルコース熱処理
    • 4-4 元素部分置換
    • 4-5 高容量プルシャンブルー類似体

第11章 金属-空気電池の電極材料の開発と出力安定化

第1節 金属・空気電池のための酸化物電極触媒の開発
  • 1.亜鉛-空気二次電池の標準電池電位 (標準起電力)
  • 2.亜鉛-空気二次電池の構成
  • 3.亜鉛-空気二次電池の正極
  • 4.層状ペロブスカイトの正極への利用
  • 5.層三次元流路構造の付与によるLSFOペレット電極のORR活性への影響
  • 6.LSFOペレット電極の亜鉛-空気二次電池への適用
第2節 金属空気電池の貴金属を使用しない空気極触媒の開発
  • 1.空気極
    • 1-1 空気極の構造
    • 1-2 触媒
    • 1-3 触媒担体
  • 2.La-Mn系ペロブスカイト型酸化物担持カーボン触媒
  • 3.窒素ドープ多孔性カーボンナノ粒子触媒
第3節 アルミニウム-空気電池の二次電池機能の特性と課題
  • 1.研究背景
  • 2.結果と考察
    • 2-1 水系電解質を用いたアルミニウム空気電池 (準二次電池)
    • 2-2 イオン液体系電解質を用いたアルミニウム空気電池 (二次電池)

第12章 リチウム-硫黄電池の電極材料の開発と高出力化

第1節 活性炭と硫黄の複合によるリチウム硫黄電池の高出力化
  • 1.リチウム硫黄電池
    • 1-1 硫黄正極
    • 1-2 リチウム硫黄電池の電解液
  • 2.活性炭によるリチウムポリスルフィドの溶出抑制
    • 2-1 ミクロ孔活性炭への硫黄の充填
    • 2-2 ミクロ孔活性炭に硫黄を充填した正極の充放電挙動
    • 2-3 様々な電解液の適用による出力特性の向上
第2節 硫黄-アルケニル化合物共重合体を内包させた多孔質炭素材料の調製とその正極材料への応用
  • 1.硫黄原子からなる直鎖を主鎖とする高分子化合物に関わる研究について
  • 2.硫黄と二重結合を有する化合物からなる共重合体の合成とその特徴
  • 3.硫黄-アルケニル化合物共重合体のリチウム二次電池用正極材料としての可能性
  • 4.硫黄-アルケニル化合物共重合体のマグネシウム二次電池用正極材料としての可能性

第13章 プルシアンブルー類似体 (PBA) のカルシウムイオン電池用電極としての特性評価
  • 1.カルシウムイオン電池用電極材料評価系の特殊性
  • 2.プルシアンブルー類似体 (PBA) の結晶構造
  • 3.プルシアンブルー類似体 (MFe-PBA) の合成および構造解析
    • 3-1 異なる遷移金属種を用いたMFe-PBAの液相合成
    • 3-2 MFe-PBAの粒子形態観察および元素分析
  • 4.NiFe-PBAの電気化学特性評価
    • 4-1 電極および電池の作製方法
    • 4-2 定電流充放電試験
  • 5.充放電前後のNiFe-PBA正極の構造解析
    • 5-1 X線回折による充放電前後のNiFe-PBA正極の結晶構造解析
    • 5-2 EDXによる充放電前後のNiFe-PBA正極の元素分析
    • 5-3 XPSによる充放電前後のNiFe-PBA正極の結合状態解析

第14章 リチウム電池用電極スラリーの調整と電極特性

第1節 リチウムイオン二次電池用正極スラリーの調節、塗布・乾燥と電極作用の理解
  • 1.電極スラリー設計がなぜ求められるか?
  • 2.活物質の粒子径と電極の厚みの年代による評価
  • 3.リチウムイオン電池における電極厚みと電極面積の関係
  • 4.電極内部の電気の流れ
  • 5.導電助剤による電子導電パスの形成
  • 6.導電助剤と正極活物質の接続
  • 7.正極集電体と導電助剤の接続
  • 8.電解液と活物質の接続
  • 9.電解液のパーコレーション
  • 10.合剤スラリーの設計指針
  • 11.配合材料の不純物と異物
  • 12.合剤スラリーの塗工
  • 13.集電体の設計
  • 14.合材スラリー設計の具体例
第2節 スラリー状態での電極微構造・電極特性の予測
  • 1.沈降静水圧測定法の概要
  • 2.リチウムイオン電池正極スラリーの評価
    • 2-1 実験方法
  • 3.実験結果

第15章 二次電池の電極材料の解析・評価

第1節 リチウムイオン電池と内部ガス発生について-ガス発生メカニズム、分析、定量評価、対策-
  • 1.発生ガスの定量法
    • 1-1 アルキメデスの原理
    • 1-2 ガス発生量および発生速度
  • 2.発生ガスの分析法
  • 3.ガス発生のメカニズム
  • 4.ガス発生の抑制対策
第2節 高温・高電位での電極材料の耐久試験と劣化分析
  • 1.不活性雰囲気でのLIB解体分析技術
    • 1-1 LIB分析における試料の取り扱いについて
    • 1-2 LIB分析に用いる分析手法
  • 2.劣化試験に伴う試作LIB の劣化解析
    • 2-1 試作LIB材料の構成
    • 2-2 劣化条件
    • 2-3 試作LIBの劣化試験前後の電池特性
      • 2-3-1 劣化試験前後の放電容量とその挙動解析
      • 2-3-2 単極容量測定による劣化要因解析
    • 2.4 負極の劣化解析
      • 2-4-1 負極分析の試料前処理
      • 2-4-2 表面分析によるSEI分析
      • 2-4-3 抽出分析によるSEIの組成分析
      • 2-4-4 負極活物質の構造解析
    • 2.5 正極の構造解析
      • 2-5-1 XAFSによる価数評価
      • 2-5-2 STEM観察による微細構造解析
第3節 熱重量分析による電極表面成分の定量評価
  • 1.熱重量分析による正極の熱分解反応の解析
  • 2.劣化に伴う正極表面被膜成分量変化の解析
第4節 導電助剤・バインダーの分散性評価技術と電極の構造解析
  • 1.電極合剤の分散状態が信頼性に及ぼす影響
  • 2.電極断面における合剤分散性評価技術
    • 2-1 観察のための電極断面のArイオンビーム加工
    • 2-2 電極の導電パス評価
    • 2-3 正極合剤の分散性評価
    • 2-4 負極合剤の分散性評価
  • 3.電極断面における反応分布のin situ顕微鏡観察
    • 3-1 in situ顕微鏡観察
    • 3-2 充放電による電極色変化の観察事例
第5節 軟X線発光分光法による充放電に伴う電極の電子状態の観測
  • 1.放射光X線分光とリチウムイオン電池
  • 2.Ex situ, in situ, およびoperando測定
  • 3.LiMn2O4、およびLiAl0.2Mn1.8O4のex situ Mn L3 XES
  • 4.LiMn2O4薄膜のoperando Mn L3 XES
第6節 テラヘルツ波ケミカル顕微鏡を用いた電極評価法の検討
  • 1.テラヘルツ波技術
  • 2.テラヘルツ波ケミカル顕微鏡
    • 2-1 計測原理
    • 2-2 システム構成
  • 3.電気化学計測
第7節 放射光X線を利用したリチウムイオン電池のオペランド解析
  • 1.リチウムイオン電池における反応の空間・時間スケール
  • 2.オペランド放射光X線測定の重要性および測定方法
  • 3.電極・電解質界面の反応機構
  • 4.電極活物質の非平衡な相変化挙動
  • 5.合剤電極内の反応不均一性

執筆者

  • (国研)産業技術総合研究所 向井 孝志
  • 泉化研(株) 菅原 秀一
  • 名古屋大学 佐藤 登
  • 神奈川大学 佐藤 祐一
  • 熊本大学 松田 元秀
  • 熊本大学 志田 賢二
  • 熊本大学 津志田 雅之
  • (株)栗本鐵工所 藤田 由季子
  • 神奈川大学 松本 太
  • 神奈川大学 田邉 豊和
  • JSR 鵜川 晋作
  • 東京農工大学 木須 一彰
  • 東京農工大学 沖田 尚久
  • 東京農工大学 岩間 悦郎
  • (有)ケー・アンド・ダブル 直井 和子
  • 東京農工大学 直井 勝彦
  • 徳島大学 中村 浩一
  • 日本電気(株) 田村 宜之
  • 大研化学製造販売(株) 荻原 隆
  • 筑波大学 小野田 雅重
  • 新潟大学 村山 大
  • 新潟大学 佐藤 峰夫
  • 愛知工業大学 糸井 弘行
  • 愛知工業大学 大澤 善美
  • (株)コベルコ科研 山上 達也
  • 渡辺春夫技術士事務所 渡辺 春夫
  • 京都大学 高井 茂臣
  • 京都大学 山田 圭介
  • 京都大学 薮塚 武史
  • 京都大学 八尾 健
  • (株)コベルコ科研 大園 洋史
  • 関西学院大学 吉川 浩史
  • 関西学院大学 清水 剛志
  • 大阪電気通信大学 青沼 秀児
  • 昭和電工(株) 武内 正隆
  • 名古屋工業大学 川崎 晋司
  • 兵庫県立大学 松尾 吉晃
  • 東京大学 鈴木 真也
  • 東京大学 宮山 勝
  • LG Chem Lee Wonkyun
  • 大阪電気通信大学 川口 雅之
  • 京都大学 安田 幸司
  • 鳥取大学 坂口 裕樹
  • 鳥取大学 道見 康弘
  • 東京大学 神原 淳
  • ティーエムシー(株) 岩成 大地
  • ティーエムシー(株) 吉田 一馬
  • ティーエムシー(株) 田中 一誠
  • ATTACCCATO合同会社 池内 勇太
  • ATTACCATO合同会社 坂本 太地
  • ATTACCATO合同会社 山下 直人
  • 大阪大学 松本 健俊
  • 大阪大学 小林 光
  • 慶應義塾大学 閻 紀旺
  • 早稲田大学 奈良 洋希
  • 早稲田大学 逢坂 哲彌
  • (株)大阪チタニウムテクノロジーズ 木﨑 信吾
  • 首都大学東京 棟方 裕一
  • 東邦チタニウム(株) 堺 秀樹
  • 群馬大学 森本 英行
  • 大阪府立大学 岡本 尚樹
  • 長岡技術科学大学 本間 剛
  • 長岡技術科学大学 小松 高行
  • 名古屋工業大学 呉 松竹
  • (株)UACJ 佐々木 勝寛
  • (株)UACJ 斉藤 聡平
  • 京都大学 松本 一彦
  • 京都大学 野平 俊之
  • 京都大学 萩原 理加
  • 松江工業高等専門学校 鈴木 純二
  • 信州大学 清水 雅裕
  • 信州大学 新井 進
  • 鳥取大学 薄井 洋行
  • 筑波大学 守友 浩
  • 岩手大学 竹口 竜弥
  • (地独)東京都立産業技術研究センター 立花 直樹
  • 冨士色素(株) 森 良平
  • 関西大学 内田 悟史
  • 関西大学 山縣 雅紀
  • 関西大学 石川 正司
  • 山口大学 堤 宏守
  • 山口大学 山吹 一大
  • 山口大学 板岡 加成恵
  • 豊橋技術科学大学 櫻井 庸司
  • 豊橋技術科学大学 東城 友都
  • 豊橋技術科学大学 稲田 亮史
  • 山形大学 立花 和宏
  • 山形大学 伊藤 智博
  • 法政大学 森 隆昌
  • リチウムイオン電池技術アドバイザー 中島 薫
  • (株)東レリサーチセンター 森脇 博文
  • (国研)産業技術総合研究所 齋藤 喜康
  • (株)住化分析センター 木村 宏
  • (株)住化分析センター 末広 省吾
  • (国研)産業技術総合研究所 細野 英司
  • (国研)産業技術総合研究所 朝倉 大輔
  • 岡山大学 紀和 利彦
  • 立命館大学 折笠 有基

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体裁・ページ数

A4判 602ページ

ISBNコード

978-4-86104-685-8

発行年月

2017年11月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 86,400円 (税込)

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