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【特集】EV普及のカギとなるLiB部材開発

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車載用リチウムイオン二次電池の最近の動向と今後の展望
Recent Trends and Future Prospects for LIB for Electric Vehicles

　近年,中国と欧州を中心に電動車両の導入が急速に進んでいる。高エネルギー密度であるLIBが駆動電源として全面的に搭載されていることから,車載用LIBの今後の大幅な市場拡大が期待されている。本稿では,車載用LIBの最近の動向と今後の展望について技術的視点を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　リチウムイオン二次電池の原理と特徴
3　車載用LIBの運用方法とセル設計
4　硫化物系全固体LIB への期待と課題
5　産業技術総合研究所電池技術研究部門での取り組み
6　おわりに

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正極材料酸化物の結晶構造と充放電特性
Crystal Structure and Property of Cathode Materials

　リチウムイオン電池の正極材料について,車載用途としての展開が期待されているニッケル系正極や,コバルト酸リチウム,マンガンスピネル,オリビン系正極などの現行の正極材料,および次世代正極材料候補として最近検討されている高電位を活用した材料系について,それらの結晶構造と充放電特性の特徴を中心に紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　現行正極材料
　2.1　コバルト酸リチウム
　2.2　ニッケル系正極
　2.3　マンガンスピネル系正極
　2.4　オリビン系正極
3　次世代正極材料候補
　3.1　高電位スピネル型化合物
　3.2　高電位リン酸化合物
　3.3　高容量層状岩塩型化合物
4　まとめ

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負極
Anode
　
　今後の電気自動車(EV)普及のためのリチウムイオン電池(LIB)の方向性としては充電後の航続距離の延長のための高エネルギー密度化がもっとも重要である。また,EVの普及に伴い,充電時間が長いと充電ステーションの数が足りなくなり,充電時間短縮のための,LIBの低抵抗・急速充電特性の向上がより必要になってくる。負極材もこれらのLIBの方向性を達成する特性が要求されている。すなわち,負極材としては,単位重量あたりのLi挿入量が大きいこと(エネルギー密度向上),Li挿入(充電)時に金属Li(デンドライト)析出が起こりにくいこと(急速充電特性)が重要である。

【目次】
1　はじめに
2　LIB 負極材料の開発状況
　2.1　LIB負極材料の種類と代表特性
　2.2　負極材の高エネルギー密度化
　2.3　負極材の高入出力化
　　2.3.1　黒鉛負極の高入出力化
　　2.3.2　LTO 負極での高入出力化
3　まとめと今後

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電解液添加剤の技術トレンド
Technical Trends of Electrolyte Additives

　1999年,電極表面を制御する「機能性電解液(Functional Electrolytes)」の概念を提唱して以来,リチウムイオン二次電池の性能は飛躍的に向上した。現在では,電解液の研究=添加剤の研究と言っても過言ではなく,電池性能を最大限引き出す最終すり合わせ可能な材料として益々重要になっている。

【目次】
1　序論
2　ベース電解液の高純度化
3　負極の界面制御の必要性
4　負極の表面コーティングの落とし穴
5　添加剤VC 使用の注意点
6　添加剤PS の間違った見解
7　正極用添加剤
8　安全性向上添加剤(過充電防止)
9　不燃化・難燃化の期待と限界
10　抵抗低減添加剤
11　おわりに

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セパレータ
Separator

　本稿では,EV普及のカギとなるLIB部材開発という観点からセパレータに関してポリエチレン微多孔膜から近年の機能層コートセパレータへ至る歴史的な経緯も含めた技術概要を述べた。機能層コートセパレータに関しては,耐熱コート及び接着コートセパレータについて述べているが,これらの技術的特徴のみならず,今後,重要となる改善点もEV用電池適用を念頭に言及した。

【目次】
1　はじめに
2　ポリエチレン微多孔膜
3　機能層コートセパレータ
　3.1　機能層コート技術概要
　3.2　耐熱層コーティング
　3.3　接着層コーティング
4　おわりに
　
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リチウムイオン電池用機能性バインダー技術の開発
Highly-functionalized Binder for Lithium Ion Battery

　近年,機能性バインダーがリチウムイオン電池の性能を大きく左右することが広く認知され始め,固液界面の反応を制御するための機能性材料として大いに注目を集めている。本稿ではリチウムイオン電池の高機能化に寄与するバインダー技術について実例を交えながら紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　負極バインダー
　2.1　負極バインダーの役割
　2.2　負極バインダーによる電極膨らみ抑制
　2.3　負極バインダーによるリチウム析出抑制
3　正極バインダー
　3.1　正極バインダーの役割
　3.2　水系正極バインダーによる高電位下での寿命特性改善
4　機能層バインダー
　4.1　機能層の役割
　4.2　機能層による電解液の注液性向上
5　おわりに

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硫化物系固体電解質
Sulfur-based Solid Electrolytes

　地球温暖化対策として車両電動化が必須でありその実現には車載電池の高性能化が鍵となる。現在,車載電池の一番手としてリチウムイオン電池の適用が進められているが,電動車両のより一層の普及拡大に向けては解決すべき課題も多い。我々はリチウムイオン電池の全固体化が電動化社会実現に大きく貢献するものと考え,そのキーマテリアルである硫化物系固体電解質の開発を進めている。本稿では硫化物系固体電解質の特徴と弊社における開発事例をいくつか紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　硫化物系固体電解質の特徴
3　熱融着によるイオン伝導度向上
4　耐水性と伝導性のバランス向上
5　ハロゲン添加系ガラスセラミクス型固体電解質
6　アルジロダイト結晶型固体電解質
7　全固体電池への適用例
8　まとめ

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[Market Data]

発泡剤の市場動向

1　化学発泡剤
　1.1　概要
　1.2　需要動向
　1.3　メーカー動向
2　物理発泡剤ほか
　2.1　概要
　　2.1.1　超臨界流体
　　2.1.2　熱膨張性マイクロカプセル
　　2.1.3　HFO-1233zd(ハイドロフルオロオレフィン)
　2.2　需要動向
　2.3　メーカー動向

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[Material Profile]

ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)
ポリブチレンサクシネート