1. LiB の技術および市場の概要 (2010~2013 年)

• はじめに
• 1.1 電池の応用分野
  • (1)民生用小型分野
  • (2)民生用中型分野
  • (3)自動車分野
  • (4)大型電池の生産システム
  • (5)据置型の蓄電システム
  • (6)自然エネルギー発電の弱点
  • (7)蓄電システムのタイプ
  • (8)EV などの電池の利用
  • (9)EV 分野の市場規模
• 1.2 原材料とコスト
• 1.3 安全性と寿命
  • (1)電気用品安全法
  • (2)安全性認証とコスト
  • (3)寿命とコスト
  • (4)高温劣化と寿命延長対策

2. 主な材料の技術動向と製造

• 2.1 正極・負極・導電剤
  • (1)高容量正極材の普及
  • (2)電池の用途と正極材
  • (3)負極材のバリエーション
  • (4)合金系負極と実例
  • (5)容量特性の正負極バランス
  • (6)負極の容量との関係
  • (7)セルの体積低減
  • (8)正負極材の比重電極板の充填密度
  • (9)高性能導電剤
• 2.2 バインダーと塗工媒体
  • (1)新たなニーズとバインダシステムの対応
  • (2)塗工媒体の問題
• 2.3 電解液・電解質・添加剤・ポリマ ーゲル
  • (1)電解液・電解質
  • (2)電解液のポリマーゲル化
• 2.4 セパレータ
• 2.5 集電箔・外装材ほか
• 2.6 素原料・製造インフラとコスト
  • (1)製造インフラ
  • (2)炭素系負極の製造
  • (3)正極材料の製造
  • (4)ポリマー系原材料
  • (5)アルミ・銅の集電箔の製造
  • (6)ラミネート包材
• 2.7 リチウムイオンキャパシタ(LIC) 用材料
  • (1)参入メーカーと LIC の特性
  • (2)負極材
  • (3)集電箔
  • (4)電解液と電解質
  • (5)正極の充電電位
  • (6)負極電位と放電電圧範囲
  • (7)耐熱性と電解液
  • (8)安全性

3. 電池(セル)の総生産量(MWh)と原 材料の所要量

• 3.1 小型電池の総生産量(政府統計デ ータ)
• 3.2 大型電池の総生産量の想定
  • (1)自動車用途
  • (2)自然エネルギー蓄電(住宅と企業)
  • (3)系統連携蓄電池(電力会社)
• 3.3 正極材・負極材
  • (1)正極材
  • (2)負極材
• 3.4 集電箔・セパレータ
• 3.5 電解液・電解質
  • (1)電解液
  • (2)電解質
• 3.6 10 年モデル(総生産量 MWh と原材料トン・万 m2)
  • (1)供給の背景
  • (2)10 年モデル

4.原材料メーカーの増産計画 (時期と数量)

• 4.1 情報ソースとデータ
  • 4.1.1 情報ソースとデータと表示方
    法
    • (1)情報ソース1-政府統計
    • (2)情報ソース2-商社と銀行
    • (3)情報ソース3-流通
    • (4)情報ソース4-新聞と IR
  • 4.1.2 データ分析の関連事項
    • (1)生産規模と市場規模、定義など
    • (2)事業提携と大規模プラント
• 4.2 原材料の市場規模と主要メーカー (2011 年レベル)
  • (1)日米欧と韓国
  • (2)上位メーカーと市場占有率
  • (3)開発段階からの移行/リン酸鉄リチウム(LFP)
  • (4)有力メーカーの乱立/黒鉛系負極
  • (5)中国のポテンシャル・黒鉛系
  • (6)ハードカーボン(HC)
  • (7)導電剤
  • (8)バインダーポリマー
  • (9)NMP 溶剤
• 4.3 正極材
  • 4.3.1 汎用正極材/LMO
    • (1)正極材の区分
    • (2)LMO の新・増設計画
    • (3)LMO の累積の製造能力
    • (4)今後の LMO、据置型を中心に
  • 4.3.2 LNMCO
    • (1)LNMCO のポジション
    • (2)高容量正極への進展
    • (3)供給量と材料単価
    • (4)採用される用途
    • (5)電池製造での扱い
  • 4.3.3 LFP
    • (1)LFP のポジションと採用
    • (2)LFP の本格供給
    • (3)LFP の単価
    • (4)材料の特徴と 2 社購買
• 4.4 負極材
  • (1)累積の生産能力
  • (2)ハードカーボン(HC)
  • (3)非炭素系負極材
  • (4)合金系負極
• 4.5 導電材
  • (1)数量と供給
  • (2)リチウムイオン向けの改良研究
  • (3)高性能導電剤
• 4.6 セパレータ
  • (1)経緯と主要メーカー
  • (2)品質維持
  • (3)生産コスト
  • (4)実績と各社の新・増設計画
  • (4)新規参入
• 4.7 バインダー
  • (1)バインダーの機能・用途と種類
  • (2)製造メーカーと原料・生産体勢
  • (3)バインダー増産の動向
  • (4)リチウムイオン電池の生産とバインダーの量と単価
  • (5)電極板製造プロセス
  • (6)バインダーとポリマーリチウム電池
• 4.8 電解液・電解質
  • (1)実績数量とメーカー
  • (2)原料と増設計画
  • (3)参入と事業提携
  • (4)新規な電解液
  • (5)電解質の種類とメーカー
  • (6)ふっ素源
  • (7)増設の計画など
  • (8)添加剤など
• 4.9 外装材(ラミネート包材)
  • (1)外装材の役割
  • (2)ラミネートセル
  • (3)軽量化とセルの比重(g/ml)
  • (4)市販のラミネート包材
  • (5)構成層の材料と機能 (1)
  • (6)構成層の材料と機能 (2)
  • (7)セルの大型化とラミネート包材
  • (8)アルミ以外の材料
  • (9)ラミネート包材の使用量
  • (10)新規参入企業

5 主要材料のメーカー動向

• 5.1 正極材
  • (1)正極材の市場動向
  • (2)正極材のメーカー動向
• 5.2 負極材
  • (1)負極材の市場動向
  • (2)負極材のメーカー動向
• 5.3 電解液・電解質
  • (1)電解液・電解質の市場動向
  • (2)電解液・電解質メーカーの動向
• 5.4 セパレータ
  • (1)セパレータ市場の動向
  • (2)セパレータのメーカー動向
• 5.5 原材料関係の新規参入と合弁・提携
  • (1)素材産業の新分野
  • (2)新規参入
  • (3)合弁・提携

6.電池の原材料コストと市場規模

• 6.1 原材料コストの試算
• 6.2 正極+負極コスト(円/kWh)
• 6.3 セルの製造コストと原材料
• 6.4 セルの工場原価試算 (1)
• 6.5 セルの工場原価試算 (2)
• 6.6 自動車の電池ユニット容量
• 6.7 自動車用電池の正極と負極のコスト
• 6.8 自動車用電池の材料市場

7.資料・文献

• 7.1 資料の分類
• 7.2 資料名の一覧
• 7.3 資料 A1.エネルギー特性・パワーおよびサイクル特性
• 7.4 資料 A2.サイクル寿命特性
• 7.5 資料 B.高容量正極材(2,3 元系・オリビン鉄系ほか)
• 7.6 資料 C.負極材の多様化(回生対応品・合金系ほか)
• 7.7 資料 D.セパレータの耐熱化
• 7.8 資料 E.バインダー(PVDF/NMP系、SBR ラテックスほか)
• 7.9 資料 F.電解液・電解質・添加剤および難燃剤
• 7.10 資料 G.集電箔・外装材(ラミネート材ほか)
• 7.11 資料 H.安全性と試験規格
• 7.12 資料 I.元素資源(レアメタル、リチウムなど)
• 7.13 資料 J.正負極材容量当たりコスト
• 7.14 資料 K.文献一覧

付属CDの内容

(1) LiB 構成材料の技術・コスト分析と市場動向 2013 (本文データ一式)
(2) 7章の資料図表の拡大カラー版

A1.エネルギー、パワーおよびサイクル特性

• A11.リチウムイオン(セル)の特徴
• A12.標準1Ahセルの体積と重量(試算)
• A13.リチウムイオン(裸)セルの重量
• A14.リチウムイオン電池(セル)の材料 (1)
• A15.リチウムイオン電池(セル)の材料 (2)
• A16.放電特性のパターン(高容量型、高出力型)
• A17.デバイスのエネルギー特性 vs.パワー特性
• A18.出力密度 W/kg(放電時間との関係)
• A19.出力密度 W/kg(温度との関係)
• A20.入出力特性(SOC 幅の概念図)
• A21.最大充電・放電電流(10 秒値)@50%SOC

A2. サイクル(寿命)特性

• A22.サイクル特性の実験例
• A23.充電側の SOC 制限による放電容量の維持
• A24.SOC の抑制によるサイクル寿命の延長
• A25.セルの寿命推定、サイクル劣化+保存劣化
• A26.セルの寿命予測(1/2 乗則(ルート))
• A27.ドイツ VDA の試験方法によるサイクル寿命推定
• A28.SKinnovation 社ラミネートセル

B.正極材

• B1.リチウムイオン電池(セル)の安全性と正負材 その他との関係
• B2.正極活物質の Lix と容量の関係(理論)
• B3.活物質の理論容量計算
• B4.活物質の理論と実用(最大)容量事例
• B5.正極活物質の実用(最大)放電容量(事例)
• B7.正極材の粒径と比表面積
• B8. 3元系高性能正極材 LNCA190mAh/g 製品の事 例
• B9.ゾルーゲル法+噴霧熱分解法によるマンガン系 正極/LMO の合成
• B10.噴霧造粒・焼成系の正極活物質と同電極板

新しい正極材料の開発と特性

• B11.NMC 多元系正極材の特性例
• B12.最近の高容量正極活物質(各社発表データ)
• B13.Ni/Mn/Co 三元系正極の充電電圧と容量(可逆)
• B14.正極活物質の放電容量の向上
• B15.正極の高容量化(高電圧充電の効果)
• B16.高電圧充電の効果

鉄リン酸リチウム(オリビン鉄)

• B17.LFPの特性例
• B18.鉄リン酸リチウム正極セル(開発事例)
• B19.鉄リン酸リチウム正極 4Ah セル特性 25°C
• B20.鉄リン酸リチウム正極セル(4Ah)特性

C.負極材料の多様化

• C1.炭素系負極の模式図
• C2.天然黒鉛(精製)原料と電極板表面
• C3.炭素系負極材(数値は代表例)
• C4.炭素系負極の不(非)可逆容量
• C5.不可逆容量の原因と結果(炭素系負極側)
• C6.負極材料・黒鉛系と難黒鉛化系
• C7.炭素系負極材と充放電関係の特性
• C8.炭素系負極の容量と電位
• C9.炭素系負極材の特性-粒径と比表面積
• C10.新規な人造黒鉛系負極
• C11.合金系負極セルの製品化例(パナソニックエナジー社)
• C12.炭素系負極の開発と製造

LTO負極セル

• C13.LTO負極のエネルギー密度
• C14.カーボン・コーティング LTO の容量とレート特性
• C15.LMO 正極/LTO 負極セルの充放電過程 (1)
• C16.LMO 正極/LTO 負極セルの充放電過程 (2)
• C17.各社の LTO 負極セルの特性
• C18.LTO 負極セルのサイクル特性(放電容量維持率)

D.セパレータ

• D1.セパレータの諸元
• D2.セパレータの面積とセルのWh容量
• D3.セパレータ(ポリオレフィン系)のシャットダウン特性
• D4.セパレータの製法 1992/2010
• D5.セパレータの特徴
• D6.セパレータの選定 ステップ
• D7.セパレータへの電解液の浸透とシワの発生

E.導電剤とバインダー

• E1.正極における導電剤の添加効果(単純乾燥混合)
• E2.導電剤の機能と配合
• E3.導電カーボン一覧
• E4.導電性カーボンの SEM 観察 1,000 倍スケール=10μm
• E5.黒鉛とカーボンブラックの電気化学的安定性
• E6.炭素材料と不可逆容量(概念図)
• E7.活物質粒子の複合化 > 均一分散、導電アップ
• E8.活物質のメカノケミカル処理(特許公開情報)
• E9.VGCFの分散

バインダーの役割とセル内部での電気化学的な環境

• E10.模式図 集電箔上での活物質の結着状態
• E11.バインダーの樹脂濃度と粘度の関係(活物質などの混合前の粘度)
• E12.ポリマーバインダーに対する物理・化学的な作用
• E13.リチウムイオン電池ポリマーバインダー(実用段階)
• E14.負極材の特性と電極バインダー

PVDF バインダー

• E15.PVDF ホモポリマーの溶解度(35°C)
• E16.バインダーの融点(乾燥後)SBR および PVDF
• E17.PVDF の溶媒と電解液に対する溶解性と膨潤度

• E18.PVDF の重合度とバインダー溶液(NMP 中、8~13%)の粘度
• E19.(PVDF/NMP)溶液の結晶化(溶液状態とキャストフィルム)
• E20.高分子量タイプ PVDF バインダー(SOLEF)

水系バインダーの選択と塗工媒体の諸問題

• E21.ポリマーと媒体 (1)(正負電極バインダー)
• E22.バインダーポリマーと媒体 (2)(コスト)
• E23.正極・水系塗工スラリーの pH
• E24.バインダーの選択(小型と中大型セル)
• E25.新たなニーズとバインダシステムの対応

F.電解液・電解質

F1.電解液

電解液の基本事項

• F1-1.電解液の種類と分子構造
• F1-2.セルの電解液量
• F1-3.汎用有機電解液の電気分解領域
• F1-4.電解質中の電位分布 φ(x)
• F1-5.論文紹介・Li 電解液の特性
• F1-6.EC ベース電解液のイオン伝導度
• F1-7.電解液/電解質の選定ステップ

電解液と安全性

• F1-8.有機電解液の沸点・引火点と危険物(消防 法の分類)
• F1-9.リチウムイオン電池(セル)の発火
• F1-10.過充電と過放電による電解液の分解ガス成分(GC-MAS 分析)
• F1-11.リチウムイオン電池(セル)の発火と爆発
• F1-12.滞留・蓄積したガスの引火・爆発の可能性

SEI 形成と電解液

• F1-13.電解液、電解質およびこれらへの添加剤 (1)材料の分類との関係
• F1-14.電解液、電解質およびこれらへの添加剤と正・負極材との相互作用 (2)
• F1-15.電解液への添加剤(化合物と作用機序)

過充電、過放電と電解液

• F1-16.セルの正常動作領域(端子電圧)
• F1-17.正極、負極の電位と電解液の電位窓
• F1-18.Redox-shuttle 化合物の作用機序

F2.電解質

• F2-1.電解質(Li 塩)の特性
• F2-2.主な Li 電解質の分子量と組成
• F2-3.LiBOB 電解質の効果
• F2-4.LiBOB による Mn の溶出抑制効果(1/1000)
• 追補 難燃剤とゲル化剤(セルの安全性確保の手段と して)
• 追補 電解液系の改良などによる安全性向上 (1)(特 許分類)
• 追補 電解液系の改良などによる安全性向上 (2)
• 追補 フォスファゼン系など難燃剤の化学構造
• 追補 フォスファゼン系難燃剤

G.集電箔・集電箔の性能向上・ラミネート装材

G1.集電箔材

• G1-1.集電箔およびセパレータ
• G1-2.集電箔の状態と活物質の剥離(小型(扁平廻捲)角セルの分解)
• G1-3.正負極の集電箔の機能と求められる特性
• G1-4.集電銅箔の種類と代表特性
• G1-5.集電用銅箔の特性(7μm 基準)
• G1-6.アルミニウム集電箔の電気化学的な特性
• G1-7.銅集電箔の電気化学的な特性

G2.集電箔の性能向上

• G2-1.集電箔の導電特性、改良へのニーズ
• G2-2.極板および集電箔の電顕観察
• G2-3.開孔(メッシュ)箔の表面積(8μm 箔)
• G2-4.「高機能アルミ箔」開発動向
• G2-5.高機能アルミ箔(表面処理アルミ箔)
• G2-6.高機能(表面処理)アルミ箔の効果
• G2-7.カーボンコーティングアルミ箔
• G2-8.リチウムイオン電池(セル)電極の塗工パ ターン
• G2-9.極板の塗工パターン(正負・両面)

G3.ラミネート外装材

• G3-1.外装材の構成と融着
• G3-2.シーラント材によるタブの封止
• G3-3.ラミネート型セルおよびタブ封止部分(断面図)
• G3-4.シーラントタブ封止部の引張り強度
• G3-5.ラミネート包材の“ストレスクラック”

H.安全性と試験規格の概要

• H1.汎用リチウムイオン電池の安全性試験と安全基 準
• H2.リチウムイオン電池の安全性試験
• H3.安全性試験と評価は複雑系
• H4.リチウムイオン電池の安全性試験と時間の経過

電気的な試験とセルの挙動

• H5.リチウムイオン電池の安全性試験
• H6.リチウムイオン電池の安全性試験・電気的な試験

機械的な試験とセルの挙動

• H7.機械的(非電気的) な安全性試験
• H8.リチウムイオン電池の安全性試験・機械的な試験
• H9.安全性試験-釘刺し=(圧壊+強制内部短絡)
• H10.セルの釘刺試験(釘刺直後)
• H11.セルの釘刺試験(発火させた例)

試験と設計へのフィードバック

• H12.リチウムイオン電池 安全と危険 (1)時間経過
• H13.リチウムイオン電池 安全と危険 (2)充放電
• H14.リチウムイオン電池における HAZRD と RISK
• H15.リチウムイオン電池の RISK と HAZARD

I.元素資源(レアメタル、リチウム)追補:電池用化 学物質の法規制

• I1.電動化自動車用途の正極材所要量
• I2.電動化自動車用途の正極材の所要量
• I3.モデル試算 – 電動化自動車用途の正極材の所要量 –
• I4.正極材料の元素別所要量
• I5.モデル化・車-生産パターンと正極材の元素別所要量
• I6.電解液の成分リチウムとふっ素

追補:リチウムイオンの化学物質と法的規制 (リサイクル工程でも規制が存在)

• I7. リチウムイオン電池材料の化学物質・法規制
• I8. PRTR 法におけるニッケル化合物
• I9.リチウムイオン電池の電解液(組成)の火災時の措置
• I10.化学品の国際的な規則・規制

J. 正負極材の容量あたりコスト

• J1.正極活物質の容量あたりコスト (1)計算過程
• J2.正極活物質の容量あたりコスト (2)ケース検討
• J3.正極活物質の容量あたりコスト (3)ケース検討
• J4.負極活物質の kWh コスト(製造・設計補正前)
• J5.負極活物質の kWh コスト(製造・設計補正前)
• J6.(正極+負極)コスト円/kWh(設計・製造補正前)
• J7.(正極+負極)コスト円/kWh(設計補正後)
• J8.(正極+負極)コスト円/kWh(設計・製造補正後)