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【特集】リチウム空気電池・金属空気電池―“究極の二次電池”の技術動向を探る―

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リチウム-酸素電池の研究開発動向
Recent Trends on the Studies of Lithium-Oxygen Secondary Batteries

　リチウム酸素電池は種々の二次電池の中で最も高い理論重量エネルギー密度を有し,リチウムイオン電池を大きく超える500 Wh kg-1のエネルギー密度の実現が期待されている。本稿では,高い重量エネルギー密度を実現する上で重点的に取り組むべき課題を明確化し,関連する開発事項の最近の研究動向について解説する。

【目次】
1　はじめに
2　リチウム酸素電池の原理
3　高い重量エネルギー密度を実現するための条件
4　易分解性Li2O2の形成
5　LOBにおける電解液開発
6　おわりに

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高エネルギー密度なリチウム空気電池セルの開発と長期サイクル実現に向けた材料探索
Development of High-Energy-Density Lithium-Air Batteries with Long-Term Cycle Life

　リチウム空気電池は,現行のリチウムイオン電池の重量エネルギー密度を大きく上回る500 Wh/kg級セルの室温での充放電反応が実現されており,次世代蓄電池の最有力候補である。本稿では,高エネルギー密度なリチウム空気電池を開発する上での課題を整理し,その解決に対する材料開発動向について概説する。

【目次】
1　はじめに
2　高エネルギー密度なリチウム空気電池セルの開発
3　リチウム空気電池の劣化要因解析
4　サイクル数向上を実現する新規電解液材料開発
5　おわりに

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リチウム空気電池内の輸送現象に関する研究
Study on Transport Phenomena in a Lithium-Air Battery
　
　リチウム空気電池は理論エネルギー密度が極めて高い二次電池であるが,電池内部で生じる物資輸送抵抗に起因して,高レートでの放電ができていない。本稿では特に正極内部で生じる酸素の輸送現象に着目し,正極内の酸素濃度分布の計測や,酸素の輸送抵抗低減に向けた方策について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　水系リチウム空気電池内の輸送現象
3　リチウム空気電池正極内の酸素濃度分布計測
4　実験結果と考察
　4.1　経時変化する酸素濃度の計測
　4.2　正極内の酸素濃度分布の計測
5　酸素の輸送抵抗を低減するための方策
6　おわりに

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亜鉛空気電池の可逆空気極における耐久性向上の研究
Enhanced Durability of Reversible Air Electrodes for Zinc-Air Batteries

　安価な亜鉛と水系電解液を用いる亜鉛空気電池の二次電池化には,空気極の酸素還元・酸素発生に対する可逆性と耐久性向上が求められる。この高耐久性可逆空気極の開発のための著者らの取り組みとして,固体高分子型空気極と非炭素系空気極の研究例を紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　亜鉛空気電池の二次電池化における課題
　2.1　可逆空気極触媒
　2.2　ガス拡散性の電極構造
　2.3　大気中のCO2の影響
　2.4　金属負極の影響
3　固体高分子型空気極の耐CO2特性
4　非炭素系可逆空気極による耐久性向上
5　おわりに

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海洋・畜産バイオマスを用いた金属空気電池用高性能空気極の開発
Development of High Performance Cathode Catalysts of Metal-Air Batteries Based on Marine and Livestock Biomass Resources

　再生可能エネルギーや余剰電力の平準化に向け,容量の大きい金属空気電池が着目されている。その実用化・普及のためには,充放電反応である酸素還元・酸素発生の両反応を触媒する安価で高性能な非レアメタル正極触媒の開発が急務となっている。本稿では廃棄バイオマスから合成される「ナノ血炭」金属空気電池用正極触媒について紹介する。

【目次】
1　はじめに
2　大量に廃棄されるバイオマス資源
3　バイオマス由来材料を用いた電極触媒
4　おわりに

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[Material Report-R&Dー]

高効率な可視光用有機電気光学ポリマー光変調器
Highly Efficient Organic Electro-Optic Polymer Optical Modulator for Visible Wavelength

　通信波長よりも短い波長で動作する光デバイスは,自動運転用LiDARやバイオセンシング,量子コンピューティングなどの分野への応用が期待されている。光変調器は電気信号を光信号に変換する必要不可欠な素子である。波長1000 nm以下においては,これまで変調効率が十分な変調器は開発されていなかった。本研究では,有機電気光学ポリマーを用いて,波長640 nmで動作する VπL=0.52Vcmの高効率光変調器の開発に成功した。

【目次】
1　はじめに
2　有機電気光学ポリマー
3　デバイス設計
4　光変調器特性
5　結論

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発熱繊維用樹脂ペレットの開発
Development of Exthotermic Resin Pellet for Smart Textile

　これまでに培った印刷技術を転用利用して繊維用発熱ペレットを開発した。機能材として,透明性・光熱変換性に優れる住友金属鉱山㈱のCWO®を用い,淡色から濃色まで幅広い色彩表現を可能とした。アパレル業界において,光発熱衣類・赤外線盗撮防止等のスマートテキスタイルとしての利用や,環境対応素材としての活用が期待される。

【目次】
1　はじめに
2　当社の色・材料に関する研究
3　繊維用発熱ペレットの開発
4　繊維用発熱ペレットの特長
5　使用方法
6　期待される効果と検証結果
　6.1　発熱効果
　6.2　速乾性
　6.3　赤外線透過撮影からの保護
　6.4　近赤外線による肌老化の防止(近赤外線カット効果)
7　今後の展開
8　終わりに

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[Market Data]

フラットパネルディスプレイ用ケミカルスの市場動向

　フラットパネルの世界市場は,約12.4兆円である。そのうち約70%を液晶ディスプレイが占めるが,有機ELディスプレイとの競合がテレビなどの大型パネルのみならずスマートフォンの中小型市場においても激しさを増し,かつては90%以上を占めていたシェアも約20%下がった。また,液晶は中国メーカーが完全に主導権を握り,同じ兆候が有機 EL ディスプレイにも見られるようになってきた。

1　フラットパネルディスプレイ市場
2　液晶ディスプレイ市場
3　有機EL市場
4　電子ペーパー市場
5　液晶ディスプレイ構成材料
6　有機EL構成材料

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[Material Profile]

炭素繊維
モノシラン
ジシラン