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【特集】 薄膜ポリマーリチウム電池の最新動向
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特集にあたって
Introduction
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金村聖志(首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 教授)
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総論―薄膜ポリマーリチウム電池の展望
Development of Polymer Lithium Battery
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金村聖志(首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 教授)
高分子固体電解質を用いたリチウム電池は,柔軟性や安全性の面で現存リチウムイオン電池とは異なる特徴を有する。これらの特徴を生かした新しい電池として薄膜ポリマー電池などがあげられる。電池が用いられてこなかった分野に対しても使用可能であるのがポリマー電池である。このポリマー電池の特徴や応用についてここでは紹介する。
【目次】
1. リチウムイオン電池
2. 高分子固体電解質
3. 薄膜電池
4. 高分子固体電解質を用いた薄膜電池
5. 電池の新しい市場
6. おわりに
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高分子固体電解質を用いた全固体薄膜電池
All-Solid Polymer Lithium Ion Batteries using Solid Polymer Electrolyte
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新谷武士(日本曹達(株) 高機能材料研究所 第二研究部(兼)研究開発本部 電子材料開発部 主任研究員)
近年,電池の安全性・信頼性を求める傾向が強まり,高分子固体電解質が見直され始めている。本稿では,ブロック共重合体が発現するミクロ相分離構造を利用した高分子固体電解質について解説する。また,高分子固体電解質を用いた全固体型リチウムイオン二次電池の作製法とその電池特性についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高分子固体電解質MESポリマー
3. 全固体型リチウムイオン電池の作製
4. 今後の展開(3次元電池)
5. おわりに
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イオン液体を用いたリチウム電池
Ionic Liquids for Lithium Batteries
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立川直樹(横浜国立大学 大学院 工学研究院 博士研究員)
獨古薫(横浜国立大学 大学院 工学研究院 准教授)
渡邉正義(横浜国立大学 大学院 工学研究院 教授)
イオン液体は,難燃性・難揮発性・イオン伝導性など,通常の分子性有機溶媒にはない特徴を有するため,安全性の高いイオン伝導体として注目されている。本稿では,イオン伝導体として興味ある物理化学的性質とイオン液体の構造との相関を解説し,さらにイオン液体を用いたリチウム電池の研究例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. イオン液体の物理化学的性質とカチオン・アニオン構造
2.1 融点
2.2 粘性率
2.3 イオン伝導とIonicity
3. イオン液体中におけるリチウム電池負極反応
4. イオン液体中におけるリチウム電池正極反応と電極反応速度
5. リチウムイオン液体
6. おわりに
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安全化を進めたリチウム・ポリマー電池の最新技術
Recent Technology in Li-ion Polymer Battery with Some Safety Futures
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中島薫((株)エイジェック 西美緒技術研究所(元 ソニー(株) 電池開発部門 副部門長/主幹技師))
ゲル電解質リチウムイオン・ポリマー電池の技術のうち,電池特性に影響のある膨潤性とマトリックス・ポリマー,溶媒,電解質塩の相互作用について説明した。電池特性のさらなる改良の可能性とポリマー電池ならではの安全性向上の見通しについて考察した。電気自動車用の大型電池への応用展開が期待される。
【目次】
1. はじめに
2. ポリマー電池の現状
3. ポリマー電池開発の背景
4. ゲル電解質技術
4.1 マトリックス・ポリマーの決定
4.2 (VdF+HFP)共重合体技術とイオン導電率,ゲル強度について
4.3 ゲル電解質ポリマー電池と安全性
5. 将来展望
6. おわりに
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ポリマー電解質を用いたリチウム-空気二次電池用複合負極
Composite Anode using Polymer Electrolyte for Li-Air Secondary Batteries
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今西誠之(三重大学 大学院 工学研究科 准教授)
リチウム-空気電池は従来のリチウムイオン電池の10倍以上の理論重量エネルギー密度を有する。この電池の安定作動には金属リチウム負極の表面をイオン導電性被膜で保護する必要があり,ポリマー電解質はその材料候補である。本稿では,複合負極の高性能化に向けたポリマー電解質へのセラミックスフィラー添加の効果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 複合負極の材料と構成
3. 中間層としてのポリマー電解質
4. 電解質の改質
4.1 導電率
4.2 界面抵抗
5. 複合負極とリチウムデンドライト生成
6. 複合負極の電気化学的特性
7. おわりに
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Material Report
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R&D
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固体触媒を用いる尿素を原料とする水素の連続製造に関する試験研究
Exploratory Attempt to Yield Hydrogen from Aqueous Solution of Urea by using Heterogeneous Catalyst
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鈴木崇(群馬県立群馬産業技術センター)
石油精製工場から離れた地域での水素供給はカードル,ボンベなどに充てんされた圧縮水素に依存することが多いが,実際には高圧水素を必要とする需要家はさほど多くない。さらに,定置型燃料電池システムの普及を考慮すると,比較的低圧・小型の効率的な水素製造技術が重要になってくる。また,小型燃料電池システムは非常災害時の熱電併給手段として有効性が高いと考えられる。本稿では,輸送性,取り扱い性,および安全性に優れる尿素と水を原料とする新しい水素製造技術に関し,最近の試験研究結果とあわせて解説したい。
【目次】
1. 小規模水素製造技術の重要性
2. 炭化水素原料によらない水素製造技術
3. 尿素を原料とする水素製造技術のメリット
4. 尿素を原料とする水素製造技術に期待されるもの
5. 尿素水溶液を原料とする水素生成
5.1 尿素水溶液の加水分解と水素生成の可能性
5.2 アンモニア分解触媒の試作
5.3 試作触媒を用いた尿素を原料とする水素の連続製造
6. 現時点で推定される水素コストと今後の課題
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(6)
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再生医工学用の細胞足場材料の開発
Development of Cell Scaffold for Tissue Engineering
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田辺利住(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
細胞足場の開発は,再生医工学の重要な基盤技術である。本稿ではわれわれが行っている羊毛ケラチンを用いた細胞足場開発について述べる。ケラチンはシステインに富み,空気酸化によるS-S再生により非水溶性成形体を与える。また,SH基を用い生理活性因子を担持できる。これを利用すればin vivoで足場内に血管誘導を行い,足場内部の細胞の生存維持を図れる可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. タンパク質材料としてのケラチンの特徴
3. ケラチン多孔体
3.1 凍結乾燥ケラチン多孔体
3.2 圧縮成形と食塩溶出を組み合わせた方法により作製したケラチン多孔体
3.3 アルギン酸カルシウムビーズ溶出と凍結乾燥により作製したケラチン多孔体
4. 生理活性タンパク質によるケラチン多孔体の修飾
4.1 静電気的にケラチン多孔体を生理活性タンパク質で修飾する方法
4.2 化学架橋剤によるケラチン多孔体への生理活性タンパク質の結合
5. まとめと今後の課題
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新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(6)
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ヒトは夢を見る―ホモ・サピエンスは知能機械とのインタラクションで魅力を増幅させる―
An Intelligent Machine to Amplify Human Charms
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員:(現)工学院大学 グローバルエンジニアリング学部 機械創造工学科 准教授)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授:(現)信州大学 繊維学部 応用生物学系 バイオエンジニアリング課程 教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
コンピューターネットワークや携帯電話の普及により,ヒトとヒトとのコミュニケーションのあり方が変わってきた。さらにアンドロイドなど新たなコミュニケーションシステムの開発により,知能機械を介したヒトとヒトとのコミュニケーションの多様化が進む。今後は知能機械を介することを前提に,ヒトとヒトとのコミュニケーション方法も考えていく必要があるだろう。本稿では,ヒトと知能機械とのインタラクションの未来予想図として,ヒトの魅力の増幅をめざした遠隔コミュニケーションシステムについての夢を述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 情報の補完
3. ユーザーの魅力を増幅するための遠隔コミュニケーションシステム“Eye Presentation System”
3.1 システム概略
3.2 システムが扱う情報の意味
3.3 システム運用の流れ
4. 読心術と効果的な表現
4.1 Lateral Eye Movements(LEM)
4.2 Representational System(代表システム,表象システム)
4.3 瞳孔の大きさと心理
4.4 心理学的な話法
5. おわりに
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海外‘Niche’ビジネスレポート
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バブルに直面するスペインの太陽エネルギー産業事情
Market Trend of Solar Energy in Spain facing Bubble
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Global IBIS 編集部
【目次】
1. スペインの太陽エネルギー産業概要
2. 再生可能エネルギー2005-2010計画
3. スペイン政府によるフィード・イン・タリフ制度
4. 買い取り価格の変更
5. 日本企業の可能性
6. 日本企業の参入例
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Market data
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エンジニアリングプラスチックスの市場動向
Market Trend on Engineering Plastics
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【目次】
1. 概要
2. 種類
2.1 エンプラの分類
2.2 汎用エンプラ
(1) PA
(2) POM
(3) PC
(4) 変性PPE
(5) PBT
(6) GF-PET
2.3 特殊エンプラ
(1) PPS
(2) TPC
(3) PAR
(4) LCP
(5) PSU
(6) PES
(7) PEEK
(8) PEI
(9) PAI
(10) PI
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) ポリプラスチックス
(2) 三菱エンジニアリングプラスチックス
(3) デュポン
(4) DSMエンジニアリングプラスチック
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特集にあたって
Introduction
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金村聖志(首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 教授)
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総論―薄膜ポリマーリチウム電池の展望
Development of Polymer Lithium Battery
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金村聖志(首都大学東京 大学院 都市環境科学研究科 教授)
高分子固体電解質を用いたリチウム電池は,柔軟性や安全性の面で現存リチウムイオン電池とは異なる特徴を有する。これらの特徴を生かした新しい電池として薄膜ポリマー電池などがあげられる。電池が用いられてこなかった分野に対しても使用可能であるのがポリマー電池である。このポリマー電池の特徴や応用についてここでは紹介する。
【目次】
1. リチウムイオン電池
2. 高分子固体電解質
3. 薄膜電池
4. 高分子固体電解質を用いた薄膜電池
5. 電池の新しい市場
6. おわりに
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高分子固体電解質を用いた全固体薄膜電池
All-Solid Polymer Lithium Ion Batteries using Solid Polymer Electrolyte
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新谷武士(日本曹達(株) 高機能材料研究所 第二研究部(兼)研究開発本部 電子材料開発部 主任研究員)
近年,電池の安全性・信頼性を求める傾向が強まり,高分子固体電解質が見直され始めている。本稿では,ブロック共重合体が発現するミクロ相分離構造を利用した高分子固体電解質について解説する。また,高分子固体電解質を用いた全固体型リチウムイオン二次電池の作製法とその電池特性についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高分子固体電解質MESポリマー
3. 全固体型リチウムイオン電池の作製
4. 今後の展開(3次元電池)
5. おわりに
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イオン液体を用いたリチウム電池
Ionic Liquids for Lithium Batteries
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立川直樹(横浜国立大学 大学院 工学研究院 博士研究員)
獨古薫(横浜国立大学 大学院 工学研究院 准教授)
渡邉正義(横浜国立大学 大学院 工学研究院 教授)
イオン液体は,難燃性・難揮発性・イオン伝導性など,通常の分子性有機溶媒にはない特徴を有するため,安全性の高いイオン伝導体として注目されている。本稿では,イオン伝導体として興味ある物理化学的性質とイオン液体の構造との相関を解説し,さらにイオン液体を用いたリチウム電池の研究例を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. イオン液体の物理化学的性質とカチオン・アニオン構造
2.1 融点
2.2 粘性率
2.3 イオン伝導とIonicity
3. イオン液体中におけるリチウム電池負極反応
4. イオン液体中におけるリチウム電池正極反応と電極反応速度
5. リチウムイオン液体
6. おわりに
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安全化を進めたリチウム・ポリマー電池の最新技術
Recent Technology in Li-ion Polymer Battery with Some Safety Futures
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中島薫((株)エイジェック 西美緒技術研究所(元 ソニー(株) 電池開発部門 副部門長/主幹技師))
ゲル電解質リチウムイオン・ポリマー電池の技術のうち,電池特性に影響のある膨潤性とマトリックス・ポリマー,溶媒,電解質塩の相互作用について説明した。電池特性のさらなる改良の可能性とポリマー電池ならではの安全性向上の見通しについて考察した。電気自動車用の大型電池への応用展開が期待される。
【目次】
1. はじめに
2. ポリマー電池の現状
3. ポリマー電池開発の背景
4. ゲル電解質技術
4.1 マトリックス・ポリマーの決定
4.2 (VdF+HFP)共重合体技術とイオン導電率,ゲル強度について
4.3 ゲル電解質ポリマー電池と安全性
5. 将来展望
6. おわりに
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ポリマー電解質を用いたリチウム-空気二次電池用複合負極
Composite Anode using Polymer Electrolyte for Li-Air Secondary Batteries
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今西誠之(三重大学 大学院 工学研究科 准教授)
リチウム-空気電池は従来のリチウムイオン電池の10倍以上の理論重量エネルギー密度を有する。この電池の安定作動には金属リチウム負極の表面をイオン導電性被膜で保護する必要があり,ポリマー電解質はその材料候補である。本稿では,複合負極の高性能化に向けたポリマー電解質へのセラミックスフィラー添加の効果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 複合負極の材料と構成
3. 中間層としてのポリマー電解質
4. 電解質の改質
4.1 導電率
4.2 界面抵抗
5. 複合負極とリチウムデンドライト生成
6. 複合負極の電気化学的特性
7. おわりに
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Material Report
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R&D
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固体触媒を用いる尿素を原料とする水素の連続製造に関する試験研究
Exploratory Attempt to Yield Hydrogen from Aqueous Solution of Urea by using Heterogeneous Catalyst
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鈴木崇(群馬県立群馬産業技術センター)
石油精製工場から離れた地域での水素供給はカードル,ボンベなどに充てんされた圧縮水素に依存することが多いが,実際には高圧水素を必要とする需要家はさほど多くない。さらに,定置型燃料電池システムの普及を考慮すると,比較的低圧・小型の効率的な水素製造技術が重要になってくる。また,小型燃料電池システムは非常災害時の熱電併給手段として有効性が高いと考えられる。本稿では,輸送性,取り扱い性,および安全性に優れる尿素と水を原料とする新しい水素製造技術に関し,最近の試験研究結果とあわせて解説したい。
【目次】
1. 小規模水素製造技術の重要性
2. 炭化水素原料によらない水素製造技術
3. 尿素を原料とする水素製造技術のメリット
4. 尿素を原料とする水素製造技術に期待されるもの
5. 尿素水溶液を原料とする水素生成
5.1 尿素水溶液の加水分解と水素生成の可能性
5.2 アンモニア分解触媒の試作
5.3 試作触媒を用いた尿素を原料とする水素の連続製造
6. 現時点で推定される水素コストと今後の課題
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連載 人間×環境×マテリアル―ヒューマンアダプティブ・マテリアルの開拓(6)
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再生医工学用の細胞足場材料の開発
Development of Cell Scaffold for Tissue Engineering
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田辺利住(大阪市立大学 大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授)
細胞足場の開発は,再生医工学の重要な基盤技術である。本稿ではわれわれが行っている羊毛ケラチンを用いた細胞足場開発について述べる。ケラチンはシステインに富み,空気酸化によるS-S再生により非水溶性成形体を与える。また,SH基を用い生理活性因子を担持できる。これを利用すればin vivoで足場内に血管誘導を行い,足場内部の細胞の生存維持を図れる可能性がある。
【目次】
1. はじめに
2. タンパク質材料としてのケラチンの特徴
3. ケラチン多孔体
3.1 凍結乾燥ケラチン多孔体
3.2 圧縮成形と食塩溶出を組み合わせた方法により作製したケラチン多孔体
3.3 アルギン酸カルシウムビーズ溶出と凍結乾燥により作製したケラチン多孔体
4. 生理活性タンパク質によるケラチン多孔体の修飾
4.1 静電気的にケラチン多孔体を生理活性タンパク質で修飾する方法
4.2 化学架橋剤によるケラチン多孔体への生理活性タンパク質の結合
5. まとめと今後の課題
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新・進化論:ホモ・サピエンスと知能機械とのインタラクション(6)
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ヒトは夢を見る―ホモ・サピエンスは知能機械とのインタラクションで魅力を増幅させる―
An Intelligent Machine to Amplify Human Charms
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谷口和弘(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 特任研究員:(現)工学院大学 グローバルエンジニアリング学部 機械創造工学科 准教授)
西川敦(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 准教授:(現)信州大学 繊維学部 応用生物学系 バイオエンジニアリング課程 教授)
小林英津子(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)
宮崎文夫(大阪大学 大学院 基礎工学研究科 機能創成専攻 教授)
佐久間一郎(東京大学 大学院 工学系研究科 精密機械工学専攻 教授)
コンピューターネットワークや携帯電話の普及により,ヒトとヒトとのコミュニケーションのあり方が変わってきた。さらにアンドロイドなど新たなコミュニケーションシステムの開発により,知能機械を介したヒトとヒトとのコミュニケーションの多様化が進む。今後は知能機械を介することを前提に,ヒトとヒトとのコミュニケーション方法も考えていく必要があるだろう。本稿では,ヒトと知能機械とのインタラクションの未来予想図として,ヒトの魅力の増幅をめざした遠隔コミュニケーションシステムについての夢を述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 情報の補完
3. ユーザーの魅力を増幅するための遠隔コミュニケーションシステム“Eye Presentation System”
3.1 システム概略
3.2 システムが扱う情報の意味
3.3 システム運用の流れ
4. 読心術と効果的な表現
4.1 Lateral Eye Movements(LEM)
4.2 Representational System(代表システム,表象システム)
4.3 瞳孔の大きさと心理
4.4 心理学的な話法
5. おわりに
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海外‘Niche’ビジネスレポート
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バブルに直面するスペインの太陽エネルギー産業事情
Market Trend of Solar Energy in Spain facing Bubble
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Global IBIS 編集部
【目次】
1. スペインの太陽エネルギー産業概要
2. 再生可能エネルギー2005-2010計画
3. スペイン政府によるフィード・イン・タリフ制度
4. 買い取り価格の変更
5. 日本企業の可能性
6. 日本企業の参入例
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Market data
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エンジニアリングプラスチックスの市場動向
Market Trend on Engineering Plastics
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【目次】
1. 概要
2. 種類
2.1 エンプラの分類
2.2 汎用エンプラ
(1) PA
(2) POM
(3) PC
(4) 変性PPE
(5) PBT
(6) GF-PET
2.3 特殊エンプラ
(1) PPS
(2) TPC
(3) PAR
(4) LCP
(5) PSU
(6) PES
(7) PEEK
(8) PEI
(9) PAI
(10) PI
3. 市場規模
4. 企業動向
(1) ポリプラスチックス
(2) 三菱エンジニアリングプラスチックス
(3) デュポン
(4) DSMエンジニアリングプラスチック
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