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リチウムイオン電池の開発と市場 2010

  • Development and Market of Lithium-ion Battery 2010
★ 電気自動車などの電源や太陽光発電など自然エネルギーの蓄電池として,大注目のリチウムイオン電池!
★ 研究者が構成材料の開発動向や安全化技術などを解説する【開発編】と,市場動向やメーカー動向を詳細に調べ上げた【市場編】を一冊に!
★ 激化する開発競争,シェア争いに勝ち残るために,情報収集源の一つとして本書をご活用下さい!

商品コード: S0764

  • 監修: シーエムシー出版
  • 発行日: 2010年3月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判,240ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0230-0

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刊行にあたって

 今,リチウムイオン電池が大きな変革の時を迎えている。
 リチウムイオン電池は携帯電話やノートパソコンなどの小型モバイル用途で圧倒的なシェアと生産実績を有している。今後は,自動車メーカー各社がハイブリッド車,プラグインハイブリッド車や電気自動車などの本格的な販売を予定しており,確実に電動車両向けの大型パワー用途市場が拡大していくと予測されている。
 開発の現場では,小型リチウムイオン電池は勿論,特に電動車両向けの大型リチウムイオン電池の開発が活発化している。大型リチウムイオン電池では,長期寿命性と安全性を兼ね備え,低コスト化,高容量化が実現できる材料が求められている。材料メーカーは既存の正極材料,負極材料,電解液,セパレータなどの性能向上を続けており,同時に新しい材料開発にも力を入れている。
 さて,このような状況の中発行となった本書は,【開発編】と【市場編】から構成されており,従来のマーケットレポートとは一味違う。
 まず【開発編】では,構成材料別にその最新の開発動向を掲載している。例えば,正極材料では現在主流のコバルト酸リチウムの代替材料の開発が,負極材料では現在主流の黒鉛の10倍以上の理論容量を持つSi系合金などの開発が精力的に進められており,これら次世代材料の開発動向についても詳述されている。また重要課題の一つである安全化技術,そして,電動車両向け大型リチウムイオン電池の最新の開発動向についても掲載している。執筆は研究開発の最前線で活躍されている専門家の方々にお願いした。
 【市場編】では,リチウムイオン電池の生産概況,構成材料別・用途別の市場動向,そしてメーカー動向に関して,独自取材に基づいた最新の情報を掲載している。特に今大きな盛り上がりを見せている電動車両向けや大型蓄電向けの市場動向についてページを大きく割いた。また市場拡大を見込み様々な企業が新規参入し始めているが,その複雑な状況を整理し,分かりやすく解説している。
 本書一冊でリチウムイオン電池の最新の開発動向と市場動向について読み取って頂けるものと自負している。リチウムイオン電池に関心をお持ちの方々の情報収集の一助となれば幸いである。
(「はじめに」より)

2010年3月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

吉野 彰   旭化成(株) 吉野研究室 室長、旭化成フェロー
根岸克幸   日本化学工業(株) 研究開発本部 電材研究部 電池材料グループ グループマネージャー
薄井洋行   鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 応用化学講座 助教
坂口裕樹   鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 応用化学講座 教授
江頭 港   山口大学 大学院理工学研究科 准教授
印田 靖   (株)オハラ 研究開発部 プロジェクトリーダー
菅原秀一   泉化研(株) 代表
青木靖仁   (株)東レリサーチセンター 構造化学研究部 第2研究室 研究員
鳶島真一   群馬大学 大学院工学研究科 応用化学・生物化学専攻 教授
堀江英明   東京大学 人工物工学研究センター 准教授;日産自動車(株) EV技術開発本部 EVエネルギー開発部 次世代バッテリー研究グループ エキスパートリーダー

目次

【開発編】
第1章 リチウムイオン二次電池・構成材料の開発動向
1. 緒言
2. リチウムイオン二次電池のこの15年間の軌跡
2.1 リチウムイオン二次電池の位置付け
2.2 リチウムイオン二次電池の特徴
2.3 リチウムイオン二次電池のこの15年間の実績
2.3.1 IT機器の世界的普及に貢献
2.3.2 エネルギー密度の向上
2.3.3 コストダウンの実現
2.3.4 自動車用という新たな用途分野の胎動
3. 今後の開発動向
3.1 時間率という尺度での将来の用途分野の検証
3.2 次世代二次電池技術の方向性
3.2.1 新規なChemical Systemに基づく新規な二次電池
3.2.2 新規な電極構造・電池構造に基づく次世代二次電池
3.2.3 新規な周辺技術に基づく次世代二次電池

第2章 原料背景を踏まえた正極材料の開発動向について
1. はじめに
1.1 リチウムイオン2次電池の開発動向について
1.2 正極材料の開発動向について
1.3 原料について
1.3.1 リチウム
1.3.2 コバルト
1.3.3 ニッケル
1.3.4 マンガン
2. コバルト酸リチウムについて
2.1 原料評価の重要性 
2.2 コバルト酸リチウムの製造方法について
2.3 計量、混合
2.4 焼成
2.5 粉砕
2.6 分級、包装
3. コバルト酸リチウムの品質評価
3.1 物性評価~粉体としての評価~
3.2 電池特性評価
3.3 高容量化と安全性向上のために
3.4 コバルト酸リチウムの今後の展開
4. ニッケル酸リチウム、オリビン材料について
4.1 ニッケル酸リチウム
4.1.1 原料について
4.1.2 製造方法について
4.1.3 製品評価について
4.1.4 ガス発生低減のために
4.2 オリビン材料(LiMPO4)
4.2.1 原料について
4.2.2 製造方法について
4.2.3 製品評価について
4.3 ニッケル酸リチウム、オリビン材料の今後の展開
5. リチウムイオン2次電池の今後
6. 最後に

第3章 負極材料
1. はじめに
2. Si系負極
2.1 Si単体
2.2 Siと他の物質の混合物
3. Ge系負極
3.1 Ge単体
4. Sn系負極
4.1 Sn単体
4.2 Sn-Co/C
4.3 Sn-Sb/C
5. 酸化物系負極
5.1 intercalation反応を示す酸化物
5.2 conversion反応を示す酸化物
6. ガスデポジションで作製した厚膜負極
6.1 SiとSi化合物の共晶物質を用いた負極
6.2 金属・化合物を被覆したSiを用いた厚膜負極
7. おわりに

第4章 電解液材料
1. 電解液の基本的事項
2. 電極の可逆的充放電への電解液の影響
3. アルミニウム集電体の腐食に対する電解液組成の影響
4. 電池の安全性に対する電解液の影響
5. 総括に代えて

第5章 固体電解質
1. 緒言
2. ポリマー電解質
2.1 ドライ系ポリマー電解質
2.2 全固体ポリマー電池
3. 無機固体電解質
3.1 硫化物系固体電解質
3.2 酸化物系固体電解質
4. 固体電解質の新しい応用

第6章 セパレータ
1. 各種蓄電デバイスに用いられているセパレータと基本要求特性
2. セパレータの設計と選定
3. リチウムイオン二次電池用セパレータに必要とされる特性
3.1 リチウムイオン二次電池用のセパレータの製法と種類
3.2 セパレータのシャットダウン効果
3.3 シャットダウン機能とリチウムイオン二次電池の安全性
4. セパレータ関連特許解析とこの15年の技術動向
4.1 公開特許の全体状況
4.2 セパレータに関する公開特許解析とその内容
4.3 安全性の改良に関する技術動向

第7章 バインダー
1. 概要
2. セル設計とバインダー
3. セル内部の物理化学的な環境
4. 実用セルのバインダー
4.1 品種とメーカー
4.2 PVDF溶剤系
4.3 SBR水系
4.4 接着性と結着性の評価
5. セルの特性との関係
6. 塗工スラリーの調製と工程
7. 新規な活物質への対応
8. まとめ

第8章 機器分析を用いたリチウムイオン電池の劣化解析
1. はじめに
2. 不活性雰囲気における分析試料の取り扱いについて
3. 電極表面の形態観察と組成分析
3.1 電子顕微鏡を用いた電極表面の形態観察と組成分析
3.2 電極の深さ方向分析
4. 電極構成材料の加熱時の分解挙動について
5. リチウムイオン電池セルに含まれる内部ガスの組成分析
6. おわりに

第9章 安全化技術
1. はじめに
2. リチウムイオン電池の今後の適用分野
3. リチウムイオン電池の安全性の現状
4. 安全性向上技術
4.1 電池材料開発時の安全性向上技術
4.2 電池設計時の安全性向上技術
4.2.1 正負極容量バランス
4.2.2 安全弁 
4.2.3 配線と保護回路設置位置
4.3 電池製造時の安全性向上技術
4.3.1 使用部品、材料の受け入れ検査
4.3.2 電極塗布工程
4.3.3 電極切断工程
4.3.4 電極巻き取り工程
4.3.5 電極の電池缶への挿入工程
4.3.6 電池蓋の取り付け工程
4.3.7 注液工程
4.3.8 電池封口工程
4.3.9 電池の洗浄工程
4.3.10 電池の充電工程
4.3.11 電池のエイジング工程
4.3.12 電池パック化工程
4.3.13 その他
4.4 リチウムイオン電池の法的規制
4.5 リチウムイオン電池の安全性評価方法の確立
5. まとめ

第10章 自動車用リチウムイオン電池の開発
1. はじめに
2. 駆動システムにおける出力密度
3. HEVにおけるエネルギー効率向上の考え方
3.1 各種車両での効率比較
4. リチウムイオン電池の高出力特性

【市場編】
第1章 リチウムイオン電池の生産概況
1. 概要
2. 市場動向
3. メーカー動向
4. 用途動向

第2章 構成材料の市場動向
1. 正極材料
1.1 概要
1.2 市場動向
1.3 メーカー動向
1.3.1 コバルト系メインのメーカー
1.3.2 3元系メインのメーカー
1.3.3 ニッケル系メインのメーカー
1.3.4 マンガン系メインのメーカー
1.3.5 リン酸鉄系メインのメーカー
1.3.6 その他のメーカー

2. 負極材料
2.1 概要
2.1.1 炭素系材料
2.1.2 新材料
2.2 市場動向
2.3 メーカー動向
2.3.1 カーボン系
2.3.2 カーボン系以外の材料

3. 電解液・電解質
3.1 概要
3.2 電解液溶質材料
3.3 市場動向
3.4 メーカー動向
3.4.1 六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶質に用いるメーカー
3.4.2 六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)メーカー
3.4.3 その他の電解液メーカー
3.4.4 新規参入メーカー
3.4.5 添加剤・溶剤

4. セパレータ
4.1 概要
4.2 市場動向
4.3 メーカー動向
4.3.1 既存メーカーの動向
4.3.2 新規参入(予定を含む)メーカー

5. 集電体
5.1 概要
5.2 市場動向
5.3 メーカー動向
5.3.1 正極用集電体アルミ箔
5.3.2 負極用集電体銅箔

6. バインダ
6.1 概要
6.2 市場動向
6.3 メーカー動向
6.3.1 ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
6.3.2 ゴム系バインダ

7. 保護用IC
7.1 概要
7.2 市場動向
7.3 メーカー動向

8. PTCサーミスタ(PTC thermistor)
8.1 概要
8.2 市場動向

9. 電池パック材料
9.1 概要
9.2 市場動向

第3章 用途別市場動向
1. 小型モバイル用途
1.1 携帯電話
1.2 デジタルオーディオプレーヤー
1.3 デジタルカメラ
1.4 ノートパソコン
1.5 携帯型ゲーム機

2. 中型パワー用途
2.1 電動工具類
2.2 電動アシスト自転車

3. 大型パワー用途
3.1 ハイブリッド車
3.2 電気自動車

4. 大型エネルギー用途
4.1 自然エネルギー蓄電
4.1.1 太陽光発電のシステム
4.1.2 風力発電のシステム
4.1.3 太陽光発電の市場と施策
4.1.4 大型リチウムイオン電池
4.1.5 電力会社の対応

第4章 主要メーカーの動向
1. 三洋電機
1.1 電池事業の概要
1.2 リチウムイオン電池の事業動向
2. パナソニック エナジー社
2.1 電池事業の概要
2.2 リチウムイオン電池の事業動向
3. パナソニックEVエナジー
4. ソニー
5. 東芝
6. 日立製作所
7. NECトーキン
7.1 電池事業の概要
7.2 リチウムイオン電池の事業動向
8. オートモーティブエナジーサプライ
9. ジーエス・ユアサ コーポレーション
9.1 電池事業の概要
9.2 リチウムイオン電池の事業動向
10. リチウムエナジー ジャパン
11. ブルーエナジー
12. 日立ビークルエナジー
13. 新神戸電機
13.1 電池事業の概要
13.2 リチウムイオン電池の事業動向
14. 日立マクセル
14.1 電池事業の概要
14.2 リチウムイオン電池の事業動向
15. エナックス
16. 古河電池
17. エリーパワー
18. サムスンSDI
19. LG化学 
20. BYD(比亜迪汽車)
21. 天津力神電池
22. コンチネンタルAG(独)
23. サフト(仏)
24. その他
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