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EV用電池の安全性向上、高容量化と劣化抑制技術

EV用電池の安全性向上、高容量化と劣化抑制技術

EV用電池の安全性向上、高容量化と劣化抑制技術の画像

目次

第1章 EV・車載電池の開発動向

第1節 世界における電動化と車載電池産業の現状および展望
  • 1.各国の電池戦略と日本戦略の差異
  • 2.自動車業界と電池業界における車載電池のビジネス動向
    • 2.1 自動車業界に課せられている環境規制
    • 2.2 自動車各社の法規に適合させるビジネスモデル
      • 2.2.1 日系自動車各社の展開
      • 2.2.2 欧米勢を中心としたEVシフトと各社戦略
      • 2.2.3 中国におけるエコカー政策
  • 3.電池業界の動向と戦略
    • 3.1 日系電池業界の動向と戦略
    • 3.2 グローバル市場で存在感を示す韓国勢
    • 3.3 躍進する中国勢
  • 4.車載電池の再利用およびリサイクル動向
    • 4.1 車載電池の再利用とリサイクルのビジネスモデル
    • 4.2 資源リサイクルのビジネスモデル
    • 4.3 EUの電池リサイクル法案
第2節 グローバルEVおよびバッテリー市場動向
  • 1.グローバルEV市場動向
    • 2.2022年のグローバルEV市場と2023年の動き
  • 3.車載バッテリー市場動向
  • 4.まとめ
第3節 新エネルギー車の将来動向
  • 1.世界の新エネルギー車の販売実績 (2022年)
    • 1.1 世界の新エネルギー車の状況
  • 2.環境規制の強化
    • 2.1 米国の環境規制
      • 2.1.1 カリフォルニア州ZEV規制
      • 2.1.2 米国CO2規制法案
    • 2.2 欧州の環境規制
    • 2.3 中国の環境規制
    • 2.4 日本の環境規制
  • 3.補助金動向
    • 3.1 中国の補助金
    • 3.2 欧州の補助金
    • 3.3 米国の補助金
    • 3.4 日本の補助金
  • 4.充電インフラの拡充
  • 5.新エネルギー車の将来動向
第4節 着脱・可搬が可能なマルチ機能電源の提案と直流連系に向けた展望
  • 1.直流充放電と交流電力変換を兼ねるマルチ機能電源と小規模直流グリッドでの活用
    • 1.1 小規模直流グリッドとDCMPUの活用
    • 1.2 DCMPUの構成方法
  • 2.DCMPUにおける絶縁型DC-DCコンバータ動作時の回路と動作
    • 2.1 三相DABコンバータの回路と動作
    • 2.2 三相DABコンバータにおけるソフトスイッチングと充放電動作
  • 3.DCMPUを活用したマルチ機能電源を複数接続したときの直流グリッド制御
    • 3.1 直流グリッドを構成するコンバータとそれぞれの役割
    • 3.2 複数のDCMPUの非干渉化と自律分散制御
第5節 リチウムイオン二次電池の現状と今後の展望
  • 1.リチウムイオン二次電池の原理と特徴
    • 1.1 リチウムイオン二次電池の反応原理
    • 1.2 リチウムイオン二次電池のセルの基本構造
  • 2.車載用LIBの運用方法とセル設計
    • 2.1 車載用LIBへ求められる特性
    • 2.2 電動車両の走行距離と搭載LIB容量の関係
    • 2.3 車載用LIBのセル設計の特徴
  • 3.車載用LIBの今後の展望
    • 3.1 新規材料開発によるアプローチ
    • 3.2 新規製造プロセス開発によるアプローチ
    • 3.3 新型セル及びパック構造開発によるアプローチ
    • 3.4 新型蓄電池開発によるアプローチ
第6節 車載用リチウムイオン二次電池の動向と将来展望
  • 1.車載用リチウムイオン二次電池の特徴
  • 2.電気自動車 (EV) の普及に向けた課題と電池の進化
    • 2.1 EVの航続距離問題
    • 2.2 三元系リチウムイオン二次電池
    • 2.3 車載用リチウムイオン二次電池の廃棄処理問題
第7節 二次電池材料の市場動向と今後の展開
  • 1.中国リチウムイオン二次電池市場
  • 2.電池材料の市場動向
  • 3.EV普及の流れについて
  • 4.中国と他国の市場環境の相違
  • 5.LiB及び電池材料の市場価格
  • 6.リチウムイオン2次電池の安全性
  • 7.電気自動車普及と補助金
  • 8.LiBの主原料リチウム
  • 9.電気自動車の普及について
  • 10.おわりに
第8節 リチウムイオン電池部材市場の現状と将来展望
  • 1.リチウムイオン電池主要四部材の現状について
    • 1.1 正極材市場動向
    • 1.2 負極材市場動向
    • 1.3 電解液市場動向
    • 1.4 セパ—レーター市場動向
  • 2.リチウムイオン電池主要四部材市場の国別出荷数量シェア推移について
第9節 着脱式、交換式バッテリーの技術動向
  • 1.固定式バッテリーと着脱式バッテリー
    • 1.1 固定式バッテリーの特徴
    • 1.2 着脱式バッテリーの長所と短所
  • 2.交換式バッテリー
    • 2.1 交換式バッテリーの長所と短所
    • 2.2 交換式バッテリー開発の例
    • 2.3 バッテリーシェアリングサービスの実例
第10節 バッテリー交換式EV開発及び再生可能エネルギー活用の組み合わせによるセクターカップリング実証事業
  • 1.目的と概要
    • 1.1 目的
    • 1.2 目標
    • 1.3 実証体制
  • 2.開発コンセプトと要件定義
    • 2.1 バッテリー交換式小型EVトラックに期待される付加価値
    • 2.2 2021年度から2024年度における実証事業完了後の普及方針
    • 2.3 要件定義
      • 2.3.1 車両とバッテリーパック仕様
      • 2.3.2 バッテリー交換ステーション仕様
      • 2.3.3 バッテリー搭載位置とバッテリー交換ステーション形式
  • 3.これまでの成果
    • 3.1 開発試作品の内容
      • 3.1.1 バッテリー交換式小型EVトラック (いすゞ自動車)
      • 3.1.2 バッテリー交換ステーション (JFEエンジニアリング)
      • 3.1.3 バッテリーパック ( 株式会社 エッチ・ケー・エス)
    • 3.2 配送実証
  • 4.バッテリーバリューチェーンにおける課題と解決の見込み

第2章 車載電池に向けた全固体電池の開発

第1節 高エネルギー密度全固体リチウム電池につながる固体電解質材料の開発
  • 1.リチウムデンドライトによる短絡抑制に向けた塩化物固体電解質材料の探索
  • 2.塩化物固体電解質LiAlCl4のメカノケミカル合成とリチウム金属電極への応用
第2節 硫化物型固体電解質を用いた全固体 電池の開発動向
  • 1.全固体電池の車載用電源としての魅力
  • 2.全固体電池の構造と原理
  • 3.全固体電池の動向
  • 4.結晶系電解質とガラス系電解質
  • 5.固体電解質の合成方法
    • 5.1 耐湿性向上
    • 5.2 耐酸化性・耐還元性向上
    • 5.3 機械的特性の向上
第3節 酸化物固体電解質の界面構造と界面抵抗低減
  • 1.ガーネット型固体電解質
  • 2.ガーネット型固体電解質を用いた正極層の作製
    • 2.1 低融点イオン伝導体による界面接合と全固体電池
    • 2.2 共焼結による界面接合と全固体電池
    • 2.3 加圧焼結による界面接合と全固体電池
    • 2.4 易焼結性LLZによる界面接合と全固体電池
    • 2.5 急速液相焼結による界面接合と全固体電池
      • 2.5.1 最適化前
      • 2.5.2 材料最適化:正極合剤層の固体電解質組成
      • 2.5.3 構造最適化:活物質粒子の形状
      • 2.5.4 最適化後
第4節 酸化物系固体電解質の開発
  • 1.リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスについて
  • 2.固体電解質添加によるリチウムイオン電池の特性向上
  • 3.全固体電池用電解質としての材料開発
第5節 柔粘性イオン結晶を用いた高イオン伝導性固体電解質の開発
  • 1.柔粘性イオン結晶
  • 2.ピロリジニウム系IPC
    • 2.1 相転移とイオン伝導性に影響を及ぼす構造因子
    • 2.2 イオン伝導機構解析
  • 3.ピロリジニウム系IPC/高分子複合体

第3章 車載電池に向けた新規電解質の開発

第1節 アニオン性高分子塩を電解質に用いた二次電池の開発
  • 1.アニオン性高分子鎖の溶解挙動に基づくイオン輸送解析
    • 1.1 アニオン性高分子鎖の拡がり、絡み合い構造
    • 1.2 イオン輸送特性
  • 2.アニオン性高分子溶液の電気化学界面構造とNa金属適用
    • 2.1 Na金属の析出・溶解挙動
    • 2.2 高分子被覆層の形成
    • 2.3 高分子被膜層の形成メカニズム
  • 3.Na金属二次電池の適用
    • 3.1 定電流充放電試験及び放電レート試験
第2節 5員環カーボナート基を持つリチウムイオン電池用高分子電解質の開発
  • 1.ポリマーの合成
  • 2.ポリマーの基礎物性
  • 3.リチウム塩添加ポリマーのイオン伝導度
  • 4.リチウム塩添加ポリマーの熱物性
  • 5.リチウム塩添加ポリマーのIRスペクトルによる分析
第3節 LiFSIを用いたリチウムイオン電池の特性および応用
  • 1.LiFSIの特性
  • 2.LiFSIを用いたリチウムイオン電池の特性
    • 2.1 ハイニッケル正極 (LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)
    • 2.2 シリコン系負極
    • 2.3 リン酸鉄リチウム
  • 3.SEIの解析
  • 4.アルミニウム集電体の腐食
  • 5.LiFSIを用いたカーボネートフリー電解液
    • 5.1 カーボネートフリー電解液
    • 5.2 LiFSIおよびスルホランを用いたカーボネートフリー電解液
    • 5.3 LiFSIおよびジニトリルを用いたカーボネートフリー電解液
第4節 二酸化炭素を原料とするイオン伝導性高分子材料
  • 1.これまでの固体高分子電解質
  • 2.脂肪族ポリカーボネート型電解質とその基礎イオン伝導特性
  • 3.イオン伝導メカニズムに関する解析
    • 3.1 誘電緩和挙動とイオン伝導の関係
    • 3.2 イオン溶存状態
  • 4.塩濃厚型電解質としての特性発現
  • 5.ポリマー構造の最適化に向けた検討

第4章 車載電池に向けたポストリチウムイオン電池の開発術

第1節 金属-空気二次電池の現状、課題と繰り返し特性向上に向けたアプローチ
  • 1.Li-空気2次電池の開発状況と課題
  • 2.Zn-空気電池
第2節 リチウム‐硫黄二次電池の現状と超軽量化への挑戦
  • 1.硫黄系活物質
  • 2.硫黄変性ポリアクリロニトリル:Sulfurized Polyacrylonitrile (SPAN)
  • 3.ADEKA開発のSPAN (アデカアメランサ SAM シリーズ)
  • 4.液系LSB (硫黄系正極|電解液|Li-metal負極) へのSPANの適用
  • 5.SPAN正極の電極設計
  • 6.世界最軽量二次電池セルへの挑戦と液系LSBセルの安全性評価
第3節 ポリマー系固体電解質を用いた固体型リチウム‐硫黄二次電池の開発
  • 1.SPAN (SAM-1) 正極とポリマー系固体電解質を用いた固体系LSBセル
  • 2.SPAN (SAM-8) 正極を用いた固体系LSBパウチセルの高エネルギー密度化
  • 3.その他の固体電解質との組み合わせ、ならびに元素戦略電池 (ポストLi型) への展開
第4節 有機系材料のナトリウム電池特性
  • 1.ポストリチウムイオン電池の需要
    • 1.1 ナトリウムイオン電池
    • 1.2 有機化合物を正極活物質としたSIB
  • 2.金属有機構造体
  • 3.Azo-MOFを正極活物質としたSIBとLIBの電池特性および充放電反応機構の比較
第5節 水系ナトリウムイオン電池の研究開発動向と展望
  • 1.電位窓
  • 2.水系リチウムイオン電池
  • 3.水系ナトリウムイオン電池
    • 3.1 高電圧指向の水系ナトリウムイオン電池
    • 3.2 水系ナトリウムイオン対称電池
    • 3.3 金属有機構造体 (MOF) を用いた水系ナトリウムイオン電池と水系カリウムイオン電池への展開
第6節 ナトリウムの安全な電池利用を可能にするスピネル型ナトリウムチタン酸化物の開発
  • 1.チタン酸化物系負極
    • 1.1 二酸化チタン (TiO2) 系負極
    • 1.2 チタン酸ナトリウム系負極
    • 1.3 その他のチタン系負極材料
  • 2.スピネル型ナトリウムチタン酸化物の開発
    • 2.1 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の合成
      • 2.1.1 スピネル型リチウムチタン酸化物の電気化学反応
      • 2.1.2 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の電気化学的な合成
      • 2.1.3 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の溶液化学的な合成
      • 2.1.3.1 LTO への溶液化学的ナトリウム吸蔵反応
      • 2.1.3.2 水洗酸化処理によるリチウム脱離反応
      • 2.1.3.3 水洗酸化処理におけるリチウム脱離の温度依存性
    • 2.2 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の結晶構造解析
      • 2.2.1 NTO 結晶構造の精密化
      • 2.2.2 ナトリウム吸蔵/放出における NTO の構造安定性
      • 2.2.3 ナトリウム吸蔵/放出における NTO の結晶学的メカニズム
    • 2.3 スピネル型ナトリウムチタン酸化物を負極に用いた高電圧ナトリウムイオン電池
第7節 マグネシウム二次電池の開発、現状と課題
  • 1.マグネシウム二次電池の反応機構
    • 1.1 Mg金属電極の析出過程
      • 1.1.1 脱溶媒和過程
      • 1.1.2 吸着及び表面拡散過程
    • 1.2 インサーション材料へのMg2+挿入脱離反応
  • 2.マグネシウム二次電池の材料開発
    • 2.1 Mg負極に適した電解質系の開発
      • 2.1.1 多量体系電解液
      • 2.1.2 解離系電解液
    • 2.2 正極材料の開発状況
第8節 カリウムイオン二次電池用高電圧正極材料の研究開発
  • 1.正極材料
    • 1.1 有機系化合物
    • 1.2 プルシアンブルー類似体
    • 1.3 ポリアニオン系化合物
    • 1.4 層状酸化物
      • 1.4.1 ハニカム層状型酸化物
  • 2.カリウムイオン二次電池用高性能正極材料の展望
    • 2.1 プルシアンブルー系類似物
    • 2.2 有機系化合物
    • 2.3 ポリアニオン系材料
    • 2.4 層状型遷移金属化合物
    • 2.5 正極材料の高性能化に向けた取り組み
第9節 水素化物系電解液を用いたカルシウム蓄電池の開発
  • 1.カルシウム蓄電池
    • 1.1 カルシウム金属を負極材料として利用した蓄電池
    • 1.2 カルシウム蓄電池用電解液の研究における課題
  • 2.電池材料としての錯体水素化物
    • 2.1 錯体水素化物を用いた固体電解質と電解質塩
    • 2.2 錯体水素化物を用いたカルシウム蓄電池用電解液
  • 3.クロソ型錯体水素化物を用いたカルシウム蓄電池用の電解液
    • 3.1 Ca (CB11H12) 2電解質塩の合成
    • 3.2 Ca (CB11H12) 2電解液の調整と電気化学評価
  • 4.クロソ型錯体水素化物を用いたカルシウム蓄電池の開発
    • 4.1 カルシウム蓄電池用正極材料としての硫化銅/炭素複合体の作製
    • 4.2 Ca (CB11H12) 2電解液を用いたカルシウム硫黄電池

第5章 車載電池に向けた負極材料の開発

第1節 ナノ多孔シリコンの適用による全固体電池の高容量化と長寿命化
  • 1.充放電時に体積変化を経験する負極活物質の課題
    • 1.1 不安定な固体電解質界面相 (Solid Electrolyte Interphase, SEI) 保護膜
    • 1.2 活物質材の微粉化
  • 2.充放電時に体積変化を経験する負極活物質のサイクル安定化
    • 2.1 有機電解液に替えて無機固体電解質を用いた取り組み
    • 2.2 活物質材にナノ多孔構造を導入した取り組み
第2節 次世代電池負極材料を指向した溶液プレドープ法によるLi合金化Si負極の開発
  • 1.実験方法
  • 2.結果と考察
    • 2.1 溶媒種の異なるLi-NTL溶液によるLiプレドープ
    • 2.2 Li-NTL溶液によるLi濃度の効果
    • 2.3 Si電極へのLiプレドープメカニズム
    • 2.4 Liプレドープが充放電特性に与える効果
第3節 表面被膜制御による鱗片状シリコン負極のサイクル寿命特性向上
  • 1.鱗片状シリコン負極
  • 2.電解液添加剤による被膜形成とサイクル特性の温度依存性
  • 3.プレ被膜形成による寿命特性の改善
  • 4.Nafion ® 被覆による人工SEIの形成
第4節 非晶性炭素被覆Si系負極を用いた劣化抑制効果
  • 1.Si系電極材料の物理的特性
  • 2.Si系電極材料の構造特性
  • 3.[Li metal | HCS]セルの充放電特性
  • 4.HCSセルの容量維持率向上要因の検討
  • 5.[Li metal | HCS]セルの充放電特性
第5節 導電性カーボンで被覆したSiO-C負極の全固体電池特性
  • 1.SiO-C電極材料
  • 2.SiO-C塗布電極の作製
  • 3.硫化物系非晶質固体電解質の作製
  • 4.硫化物系非晶質固体電解質のイオン伝導性
  • 5.硫化物型全固体電池にけるSiO-C塗布電極の特性
    • 5.1 硫化物系固体電解質/ SiO-C塗布電極の接合
    • 5.2 SiO-C塗布電極を用いる全固体電池の充放電挙動
      • 5.2.1 定電流充放電測定
      • 5.2.2 室温放電レート特性
      • 5.2.3高電流密度での室温充放電特性
      • 5.2.4サイクル経過に伴う内部抵抗の変化と接触界面
第6節 ケイ素を用いた負極用バインダーの最適選択による充放電特性改善に向けたアプローチ
  • 1.実験
    • 1.1 ケイ素負極電極構築で使用される樹脂
    • 1.2 材料力学特性評価
      • 1.2.1 剪断剥離
      • 1.2.2 圧縮破壊強度
    • 1.3 電気化学特性評価
      • 1.3.1 サイクル特性
  • 2.考察と結論
第7節 グラフェンライクグラファイトのリチウムイオン電池負極への応用
  • 1.グラフェンライクグラファイトの構造と充放電特性
    • 1.1 グラフェンライクグラファイトの負極特性
    • 1.2 グラフェンライクグラファイトの急速充電性
  • 2.グラフェンライクグラファイトの速度論的解析
    • 2.1 GLG薄膜電極の作製
    • 2.2 GLG/電解液界面でのリチウムイオン移動とGLG内部でのリチウムイオン拡散挙動
第8節 リチウム金属負極全固体電池へのショットピーニングによる高速充電化
  • 1.全固体電池へのショットピーニングのねらい
  • 2.検討方法
    • 2.1 電解質の合成
    • 2.2 ショットピーニング加工
    • 2.3 スパッタによる金薄膜作製
    • 2.4 臨界電流密度 (CCD, Critical Current Density) 計測
    • 2.5 表面3次元形状と元素分析
    • 2.6 ビッカース硬さ試験機による破壊靱性計測
  • 3.実験結果及び考察
    • 3.1 電極性能
    • 3.2 表面形状・表面物質
    • 3.3 機械特性
第9節 金属アルミニウムを負極に用いた二次電池の開発
  • 1.電解液
  • 2.正極材料
第10節 負極バインダーの技術動向
  • 1.バインダーの機能と用いられる材料
    • 1.1 バインダーの機能
    • 1.2 負極バインダーに用いられる材料
  • 2.バインダーの技術開発動向
    • 2.1 膨れ抑制
    • 2.2 寿命向上
    • 2.3 リチウムデンドライト抑制
第11節 X線吸収微細構造 (XAFS) を用いた反応解析
  • 1.X線吸収微細構造 (XAFS)
  • 2.Si K吸収端 XAFSを用いたSi系負極材料の反応解析
    • 2.1 operando Si K吸収端XAFSによるSiO負極の充放電反応解析
    • 2.2 in-situ Si K吸収端XAFSによる電解液浸漬時のSiの化学状態変化解析

第6章 車載電池に向けた正極材料の開発

第1節 高容量鉄及びニッケル置換Li2MnO3の合成と評価
  • 1.鉄及びニッケル置換Li2MnO3の最適遷移金属配合比の探索
  • 2.鉄及びニッケル置換Li2MnO3の充放電特性に関連しうる因子抽出
第2節 逆蛍石型リチウム鉄酸化物を利用した高容量正極の開発
  • 1.逆蛍石型正極材料の位置付けと研究開発の歴史
    • 1.1 リチウム過剰酸化物としての逆蛍石型材料
    • 1.2 高結晶逆蛍石材料の不可逆なレドックス反応
  • 2.逆蛍石型正極材料の立方晶化による高容量化
    • 2.1 メカニカルアロイングによるカチオンの不規則化
    • 2.2 立方晶化による固体内酸素レドックスの発現
    • 2.3 第一原理計算による反応経路考察
  • 3.逆蛍石型正極材料の更なる性能向上に向けた材料設計
    • 3.1 遷移金属固溶化
    • 3.2 典型元素置換
第3節 LiF過剰添加したナノコンポジット正極の開発
  • 1.LiFと鉄系材料のナノコンポジット正極
    • 1.1 LiF-FeOナノコンポジット正極
      • 1.1.1 LiF-FeOナノコンポジット正極の電気化学特性
      • 1.1.2 LiF-FeOナノコンポジット正極の充放電反応機構
    • 1.2 LiFを過剰添加したLiF-FeSO4ナノコンポジット正極
      • 1.2.1 xLiF-FeSO4 (x = 1 〜 2) ナノコンポジット正極の電気化学特性
    • 1.3 xLiF-LiCrO2混合正極 (x = 0〜1.5) 9)
      • 1.3.1 xLiF-LiCrO2混合正極 (x = 0〜1.5) の局所構造解析
      • 1.3.2 xLiF-LiCrO2混合正極 (x = 0〜1.5) の電気化学特性
第4節 ナノ界面含有固体複合電極内の界面安定性とイオン輸送
  • 1.硫黄利用の潜在性
  • 2.高濃度複合体中のイオン輸送
    • 2.1 複合体中のマクロな輸送の制限
    • 2.2 複合体中のイオン輸送計測
      • 2.2.1 高濃度複合体の屈曲度
      • 2.2.2 電圧印加による複合体内部の輸送変化
第5節 電池材料表面加工とその計測・評価・シミュレーション技術
  • 1.分子ゲート効果
    • 1.1 自己組織化単分子膜
    • 1.2 Nb2O5ナノシート
    • 1.3 Li2B4O7超薄膜
  • 2.複合アニオン化効果
    • 2.1 LiNi0.5Mn1.5O4-xFx
    • 2.2 LiNi0.5Mn1.5Mn1.5O4-xSx

第7章 車載電池のバッテリーマネジメント、状態推定技術と安全設計

第1節 車両駆動用電池のバッテリマネジメントシステムと電池状態推定技術
  • 1.BMSのシステム構成
    • 1.1 全体構成
    • 1.2 強電部個別ユニットの構成
  • 2.電池の状態量とその推定方法
    • 2.1 電池の状態量
    • 2.2 SOC推定
      • 2.2.1 SOCの推定原理
      • 2.2.2 SOC推定精度の改善策.
    • 2.3 SOP推定
      • 2.3.1 電池セルのSOP推定
      • 2.3.2 電池パックのSOP推定
      • 2.3.3 リチウムイオン電池の実効抵抗の推定原理と課題
    • 2.4 SOH_C (容量維持率) 推定
    • 2.5 SOH_C推定方法の課題と対策.
  • 3.車両駆動用電池パックの難しさ
    • 3.1 直列接続されたセルの課題
      • 3.1.1 SOCのバラつきによる使用可能容量の減少とその対策
      • 3.1.2 満充電容量のバラつきによる使用可能容量の減少とその対策
    • 3.2 抵抗の異なるセルを直列することによる課題
    • 3.3 突然の走行不能に至ることを防ぐための方策
      • 3.3.1 推定誤差を見込んだSOC推定結果の通知
      • 3.3.2 異常検知とリンプモード
    • 3.4 電池セルの高出力化への対応
第2節 稼働データによる車載電池の健全度推定手法
  • 1.稼働データによる健全度推定手法
    • 1.1 電圧標準偏差法
    • 1.2 SoH推定方法
    • 1.3 電池の用途と特徴量
    • 1.4 EVバス稼働データへの適用事例
      • 1.4.1 使用データ
      • 1.4.2 推定モデルの構築
      • 1.4.3 デルタ電圧法によるSoH推定手順
      • 1.4.4 適用結果
      • 1.4.5 妥当性の確認
  • 2.局所劣化検知手法
    • 2.1 SoHレシオ
    • 2.2 SoHレシオ適用事例
第3節 リチウムイオン電池の熱シミュレーションと発熱挙動評価
  • 1.リチウムイオン電池の熱暴走
  • 2.リチウムイオン電池の熱シミュレーション
  • 3.物性値の測定
  • 4.発熱に係るパラメータの評価
    • 4.1 高温での化学反応に起因する発熱の評価
    • 4.2 充放電に起因する発熱の評価
第4節 車載用リチウムイオン電池の充放電による膨張量の計測と変形予測モデルの開発
  • 1.シミュレーションモデルの構築
    • 1.1 充放電特性のモデル化
    • 1.2 発熱、および、変形挙動の計測
    • 1.3 充放電時の変形挙動のモデル化
  • 2.充放電による発熱を加味したセル形状変化の予測
  • 3.シミュレーションモデルを用いた解析例
第5節 FRTPへの遮燃性付与と車載電池周辺部材への応用
  • 1.車載電池に求められる安全性
    • 1.1 セルの発火リスクの増大
    • 1.2 セルの種類と発火リスク
    • 1.3 熱暴走と熱連鎖
    • 1.4 安全規格
  • 2.バッテリーケースとFRPTP
    • 2.1 バッテリーケースの材質
    • 2.2 FRPの可能性
    • 2.3 FRTP
    • 2.4 FRTPへの遮炎性の付与
    • 2.5 FRTPへの遮燃性付与と車載電池周辺部材への応用

第8章 EVバッテリーケースの軽量化とその接合技術
  • 1.電池の短所とバッテリーケースの機能
  • 2.バッテリーケースの基本構造と製造手段
    • 2.1 トレイ様式
    • 2.2 フレーム様式
    • 2.3 トレイ+フレーム併用様式
    • 2.4 一体構造様式
  • 3.マルチマテリアル構造と接合法の提案
    • 3.1 マルチマテリアル構造コンセプト1
    • 3.2 マルチマテリアル構造コンセプト2

第9章 車載電池のリサイクル・リユース技術

第1節 リチウムイオン電池リサイクルの現状と課題
  • 1.リチウムイオン電池のライフサイクル
  • 2.リチウムイオン電池のリサイクルプロセス
    • 2.1 解体・前処理プロセス
    • 2.2 ブラックマスからのレアメタル分離回収プロセス
  • 3.ダイレクトリサイクルプロセスの検討
第2節 車載リチウムイオン電池のリマニュファクチャリング
  • 1.社会課題
    • 1.1 再生可能エネルギー
    • 1.2 データーセンター
    • 1.3 車載リチウムイオン電池
  • 2.実証事業
    • 2.1 エッジデーターセンターに向けたバッテリーリユース事業検討
      • 2.1.1 事業スキームと損益収支
      • 2.1.2 循環フロー
    • 2.2 実証実験
第3節 電池資源回収に関する国内外の法制度状況
  • 1.日本
    • 1.1 自動車リサイクル法
    • 1.2 資源有効利用促進法
    • 1.3 使用済自動車に係る資源回収インセンティブ制度
  • 2.欧州連合 (EU)
    • 2.1 電池規則における材料リカバリー要件
      • 2.1.1 リサイクル効率要件
      • 2.1.2 材料リカバリー要件
    • 2.2 ELV指令と3R指令
      • 2.2.1 ELV指令
      • 2.2.2 3R指令
      • 2.2.3 ELV規則案
  • 3.米国
    • 3.1 連邦
      • 3.1.1 IRA
      • 3.1.2 戦略的EV管理法案
    • 3.2 州
      • 3.2.1 ワシントン州
  • 4.中国
    • 4.1 廃自動車回収管理弁法
    • 4.2 NEV動力電池回収利用管理暫定弁法
    • 4.3 NEV動力蓄電池カスケード利用管理弁法

第10章 車載電池の充電、給電技術

第1節 急速充電の課題と未来
  • 1.急速充電の役割と普及状況
    • 1.1 AC普通充電とDC急速充電
    • 1.2 日本国内と欧州の急速充電器数
  • 2.CHAdeMO急速充電器の特徴
    • 2.1 電池温度のモニタリングの重要性
    • 2.2 電池が主で、充電器は従
    • 2.3 CHAdeMOの基本設計思想:3つの柱
    • 2.4 認証制度を持つCHAdeMO
  • 3.国際標準と市場動向
    • 3.1 国際標準化と国際規格書の発行
    • 3.2 新たな規格の参入
    • 3.3 デジタル通信方式の違い
    • 3.4 マルチアーム充電器にならざるを得なかった欧州・米国
  • 4.機能拡張
    • 4.1 大出力化
    • 4.2 双方向給電機能
    • 4.3 電動二輪用車用規格 (子チャデモ)
  • 5.将来の課題
    • 5.1 ニーズに合致しない大出力化の問題
    • 5.2 電気の有効利用のための双方向給電の展開
第2節 国際・国内におけるワイヤレス給電の標準化・制度化動向
  • 1.はじめに
    • 1.1 EV への大電力充電
    • 1.2 ワイヤレス給電:高周波利用設備の規制
  • 2.法規制 (制度化) と標準規格が求められる背景
    • 2.1 標準化・制度化の必要性
    • 2.2 法規制と標準規格の違いー目的と必要性
  • 3.EV充電の対応状況とワイヤレス充電
    • 3.1 パドル式非触充電のSAE規格
    • 3.2 EVへのワイヤレス充電
    • 3.3 EV向けワイヤレス充電の課題
  • 4.ワイヤレス給電国際標準の動向
    • 4.1 全体の動向とISO/IECでの停車中充電
    • 4.2 ISO/IEC国際標準化の進展
    • 4.3 米国の規格、SAE規格とULの安全規格
    • 4.4 中国の標準化の動向
    • 4.5 走行中EV充電の国際標準の動向
    • 4.6 利用周波数の国際協調に関わるITU-R勧告
    • 4.7 漏洩電磁界制限の国際協調に関わるCISPR B/WG1
    • 4.8 人体防護に関わるICNIRPとIEC TC106の活動
第3節 ワイヤレス電力伝送システムの漏洩磁界抑制手法
  • 1.ワイヤレス電力伝送の基本原理
    • 1.1 ワイヤレス給電の各種方式
    • 1.2 磁界結合方式によるワイヤレス給電の原理
    • 1.3 伝送システムの構成
  • 2.ワイヤレス給電による漏洩磁界の発生とガイドライン
    • 2.1 漏洩磁界ガイドライン (無線通信機器への妨害)
      • 2.1.1 電波法施行規則 (日本国内)
      • 2.1.2 CISPR11ガイドライン
    • 2.2 漏洩磁界ガイドライン (人体への妨害)
  • 3.漏洩磁界抑制手法
    • 3.1 金属・磁性体による遮蔽
    • 3.2 パッシブ・アクティブシールディング方式
    • 3.3 複数系統送電による漏洩磁界低減
    • 3.4 周波数 (スペクトラム) 拡散技術を用いた漏洩磁界低減

第11章 車載電池の利用効率の向上技術

第1節 車載用太陽電池の技術開発動向
  • 1.太陽電池搭載自動車の開発動向
  • 2.車載用太陽電池に要求される性能と候補となる太陽電池
    • 2.1 高効率車載用太陽電池のインパクト
    • 2.2 車載用太陽電池の候補
    • 2.3 車載用太陽電池の色彩制御
    • 2.4 三次元曲面化
  • 3.車載用太陽電池の一検討例
第2節 自動車の排熱回収に向けた熱電発電技術
  • 1.熱電変換の原理
    • 1.1 熱電特性と性能指数
    • 1.2 熱電発電デバイス
  • 2.ホイスラー型Fe2VAl熱電モジュールの開発
    • 2.1 ホイスラー型Fe2VAl合金の熱電性能
    • 2.2 ホイスラー型Fe2VAl熱電モジュールの開発と評価
    • 2.3 Fe2VAl熱電モジュールの発電性能と耐久性
  • 3.熱電発電ユニットの車載検討
    • 3.1 熱電発電による自動車排熱の有効活用
    • 3.2 自動車排熱を想定した発電性能の検討
    • 3.3 自動車への搭載に向けた発電試験
第3節 磁歪材料を利用した振動発電ユニットの開発
  • 1.はじめに
    • 1.1 背景と目的
    • 1.2 導入の経緯
  • 2.導入設備等の詳細
  • 3.試験調整結果
  • 4.発展性

執筆者

  • 名古屋大学 佐藤 登
  • 沖為工作室合同会社 沖本 真也
  • 株式会社 日本電動化研究所 和田 憲一郎
  • 株式会社 日立パワーソリューションズ 井出 一正
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 小林 弘典
  • 株式会社 Envision AESC Group 明石 寛之
  • 森田化学工業 株式会社 堀尾 博英
  • 株式会社 矢野経済研究所 田中 善章
  • 本田技研工業 株式会社 滝沢 大二郎
  • 本田技研工業 株式会社 岩本 淳
  • 伊藤忠商事 株式会社 村井 英介
  • 名古屋工業大学 谷端 直人
  • 大阪公立大学 作田 敦
  • 大阪公立大学 本橋 宏大
  • 大阪公立大学 林 晃敏
  • 長崎大学 山田 博俊
  • 株式会社 オハラ 印田 靖
  • 上智大学 藤田 正博
  • Deakin University 近藤 慎司
  • 横浜国立大学 上野 和英
  • 近畿大学 松本 幸三
  • 株式会社 日本触媒 平田 和久
  • 東京農工大学 木村 謙斗
  • 東京農工大学 富永 洋一
  • 九州大学 石原 達己
  • 株式会社 ADEKA 撹上 健二
  • 株式会社 ADEKA 佐藤 宏美
  • 株式会社 ADEKA 矢野 亨
  • 米子工業高等専門学校 清水 剛志
  • 米子工業高等専門学校 谷藤 尚貴
  • 関西学院大学 吉川 浩史
  • 京都大学 中本 康介
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 橘田 晃宜
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 小島 敏勝
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 片岡 理樹
  • 静岡大学 嵯峨根 史洋
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 マセセ タイタス
  • 東北大学 木須 一彰
  • 東北大学 折茂 慎一
  • 成蹊大学 小沢 文智
  • 成蹊大学 齋藤 守弘
  • 近畿大学 春田 正和
  • 同志社大学 土井 貴之
  • 同志社大学 稲葉 稔
  • 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 太田 鳴海
  • 工学院大学 平岡 紘次
  • 工学院大学 角田 宇蘭
  • 工学院大学 関 志朗
  • 住友ベークライト 株式会社 小林 義和
  • 住友ベークライト 株式会社 国実 貴夫
  • 群馬大学 森本 英行
  • 東北工業大学 下位 法弘
  • 兵庫県立大学 稲本 純一
  • 兵庫県立大学 松尾 吉晃
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 内田 悟史
  • 東京工業大学 兒玉 学
  • 大阪公立大学 知久 昌信
  • 日本ゼオン 株式会社 園部 健矢
  • 株式会社 コベルコ科研 森 拓弥
  • 兵庫県立大学 中西 康次
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 田渕 光春
  • 東北大学 小林 弘明
  • 山口大学 喜多條 鮎子
  • 東北大学 大野 真之
  • 信州大学 是津 信行
  • マレリ 株式会社 谷山 晃一
  • マレリ 株式会社 長村 謙介
  • マレリ 株式会社 塚本 雅裕
  • 株式会社 東芝 丸地 康平
  • 株式会社 東芝 山本 幸洋
  • 株式会社 東芝 波田野 寿昭
  • 株式会社 東芝 稲村 篤
  • 東芝エネルギーシステムズ 株式会社 阿部 達朗
  • 東芝エネルギーシステムズ 株式会社 三ッ本 憲史
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 齋藤 喜康
  • 株式会社 東レリサーチセンター 青木 靖仁
  • 株式会社 JSOL 天野 慎一
  • 三菱ケミカル 株式会社 髙田 信暁
  • 株式会社 神戸製鋼所 鈴木 励一
  • 早稲田大学 所 千晴
  • 株式会社 リコー 福家 正剛
  • 株式会社 先読 石塚 竹生
  • 一般社団法人 CHAdeMO協議会 箱守 知己
  • 公益社団法人 自動車技術会 ワイヤレス給電システム技術部門委員会 横井 行雄
  • 長岡技術科学大学 日下 佳祐
  • 豊田工業大学 山口 真史
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 三上 祐史
  • 株式会社 竹中工務店 山形 光生

出版社

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お問い合わせ

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体裁・ページ数

A4判 529ページ

ISBNコード

978-4-86104-992-7

発行年月

2023年11月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 88,000円 (税込)

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