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リチウムイオン電池 この15年と未来技術

  • Lithium-Ion Battery These 15 Years and Emerging Technologies
※こちらの書籍は,電子書籍(eBook)として販売をしております。
・価格3,800円(税抜)
丸善販売サイト「Knowledge Worker」にてPDF版販売中!
http://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1016975224

★ 携帯電話、パソコン、自動車へと普及するリチウムイオン電池の最新動向を網羅!
★ リチウムイオン電池にターゲットを絞った材料開発および電池開発の現状と展望を紹介!
★ 商品化から15年目の総括と、リチウムイオン電池の将来を予測!

商品コード: T0650

  • 監修: 吉野彰
  • 発行日: 2008年12月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、232ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0068-9

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  • 正極材料,カーボン,電解液,セパレータ,負極材料,電解質,携帯電話,パソコン,自動車

刊行にあたって

 本監修者は2003年に(株)シーエムシー出版から『二次電池材料この10年と今後』を出版した。2003年はリチウムイオン電池の商品化から約10年目の節目でもあり、この10年間はIT機器の急速な展開に伴うリチウムイオン電池市場の拡大という大きな変革の期間であったと言える。その2003年からちょうど5年を経た2008年に本書『リチウムイオン電池 この15年と未来技術』出版の目的とするところはリチウムイオン電池が従来のIT機器用電源という大きな市場の拡大に加え、ハイブリッド電気自動車HEV(Hybrid Electric Vehicle)や100%電気自動車BEV(Battery Electric Vehicle)用の電源として、新たな展開が進んでいる現在、再度このリチウムイオン電池の商品化から15年目の技術及び市場の変遷を総括し、今後の方向性、特にこれから必要とされる未来技術を見極めるという点にある。
 上記観点から本書では次の点に重きをおいて監修した。
1) リチウムイオン電池の材料技術、応用技術、市場展開についてこの15年間の変遷の総括
2) 上記総括を踏まえた上でリチウムイオン電池の材料技術、応用技術、市場展開についてこの先10年の市場と未来技術の予測

 各分野の第一線で活躍されている方々に執筆いただいた本書「リチウムイオン電池 この15年と未来技術」をお読みいただき、リチウムイオン電池が将来あるべき姿を感じ取っていただければ幸いと思っている。
(「はじめに」より抜粋)
2008年12月  吉野 彰

著者一覧

吉野 彰   旭化成(株) 吉野研究室 室長;理事;旭化成グループフェロー
山木準一   九州大学 先導物質化学研究所 教授
櫻井庸司   豊橋技術科学大学 電気・電子工学系 教授
根岸克幸   日本化学工業(株) 電材事業本部 電材研究部 電池材料グループ マネージャー
安部武志   京都大学 大学院工学研究科 准教授
吉武秀哉   宇部興産(株) 機能品・ファインCo. プレジデント付 特命担当
田中公章   日本ゼオン(株) 取締役執行役員 機能性材料事業部長
山田淳夫   東京工業大学 大学院総合理工学研究科 准教授
湯本博幸   Enerdel Inc.、 Director of Cell Development
Ilias Belharouak   Argonne National Laboratory、Chemical Sciences & Engineering Dividion、MaterialScientist
山縣雅紀   関西大学 化学生命工学部 助教
石川正司   関西大学 化学生命工学部 教授
辰巳国昭   (独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ グループ長
竹野和彦   (株)NTTドコモ 移動機開発部 担当部長
小澤秀清   富士通テクノリサーチ(株) 調査本部 第一統括部 担当部長
堀江英明   東京大学 人工物工学研究センター 准教授
竹下秀夫   インフォメーションテクノロジー総合研究所 副社長

目次

【第I編 リチウムイオン電池の現状と今後の展望】
第1章 リチウムイオン電池この15年の進化
1. はじめに
2. リチウムイオン電池の市販に至るまで
2.1 リチウム(金属)二次電池の研究開発
2.2 リチウムイオン電池の発明と商品化
3. 初期のリチウムイオン電池構成材料
4. リチウムイオン電池の電気化学
5. 初期リチウムイオン電池の構造
6. その後のリチウムイオン電池材料の進展
6.1 正極活物質
6.2 負極活物質
6.3 電解液
7. おわりに

第2章 リチウムイオン電池の安全性とその技術
1. はじめに
2. リチウム金属二次電池とリチウムイオン電池
3. リチウム系二次電池の安全性を左右する因子
3.1 金属リチウムの析出形態と熱安定性
3.2 電池の発熱現象と熱暴走
4. 基本的な電池安全性確保策
5. 小形リチウムイオン電池の安全性試験
6. 大形リチウムイオン電池の安全性試験
7. リチウムイオン電池の安全性向上に向けた取り組み
8. おわりに

【第II編 材料技術編】
第1章 正極材料この15年と現状
1. はじめに
1.1 リチウムイオン2次電池について
1.2 正極材料について
1.3 原料背景について
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の原料について
2.1 原料評価の重要性
2.2 コバルト原料
2.3 リチウム原料
3. コバルト酸リチウムの製造方法
3.1 計量、混合
3.2 焼成
3.3 粉砕
3.4 分級、包装
4. コバルト酸リチウムの品質評価
4.1 物性評価~粉体としての評価~
4.2 特性評価
4.3 高容量化と安全性向上のために
5. コバルト酸リチウムの課題と今後
6. ニッケル系、オリビン系材料について
6.1 ニッケル系
6.1.1 原料について
6.1.2 製造方法について
6.1.3 製品評価について
6.1.4 ガス発生低減のために
6.2 オリビン系(LiMPO4)
6.3 製造方法について
7. これからの正極材料について
7.1 リチウムイオン2次電池の今後
7.2 正極材料の今後と評価技術
8. おわりに

第2章 カーボン系負極材料この15年と現状
1. カーボン系負極材料の変遷
2. 黒鉛負極
3. 難黒鉛化性炭素負極(ハードカーボン負極)
4. 低結晶性炭素負極
5. 黒鉛負極とSEI
6. 高出入力用炭素材料
6.1 高出入力用易黒鉛化性コークス
6.2 高出入力用難黒鉛化性炭素材料
7. カーボン系負極の今後の展望

第3章 リチウムイオン電池用機能性電解液この15年と現状
1. はじめに
2. リチウムイオン電池用電解液材料の変遷
3. 機能性電解液
3.1 高純度溶媒による耐酸化電圧の向上
3.2 低インピーダンス電解液
3.3 機能性電解液の誕生(安定なトポケミカル環境場の創造)
4. 機能性電解液:第二世代
5. 機能性電解液:第三世代
6. その他の機能性電解液
6.1 マンガンスピネル正極安定化機能性電解液(化学反応支配型機能性電解液)
6.2 アルミニウム集電体腐食抑制機能性電解液
7. 機能性電解液の近未来技術
7.1 追記
8. おわりに

第4章 セパレータこの15年と現状
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5章 バインダーこの15年と現状
1. 正極バインダー
1.1 はじめに
1.2 正極バインダーの種類と特徴
1.2.1 溶媒系バインダー
1.2.2 水系バインダー
1.3 高容量化への技術課題とバインダーの機能・役割
1.3.1 極板の高密度化
1.3.2 極板の厚膜化
1.3.3 新しい活物質の適応
1.4 おわりに
2. 負極バインダー
2.1 負極バインダーの種類と特徴
2.1.1 安全性
2.1.2 高容量化
2.1.3 水系バインダーの一般性状
2.2 スラリーおよび極板の作製方法
2.2.1 スラリーの作製方法
2.2.2 増粘剤の選定と混練条件
2.2.3 スラリーの作製および乾燥における留意点
2.3 負極バインダーの電池性能への影響
2.4 おわりに

【第III編 応用編】
第1章 新規材料
1. これからの正極材料
1.1 正極材料に対するニーズと現状
1.2 これまでの基本設計思想
1.3 新設計思想による新材料技術と問題点
1.3.1 開発の方向性と新しい材料設計指針
1.3.2 遷移金属複合層状岩塩型化合物
1.3.3 LiMO2(M=Mn、Co、Ni)-Li2M'O3(M'=Mn、Ti、Zr)系正極
1.3.4 オリビン型オキソ酸塩
1.3.5 XIII、XIV族オキソ酸塩
1.3.6 バイオマス、空気正極
1.4 おわりに

2. これからの負極材料
2.1 はじめに
2.2 チタン酸リチウム
2.3 Li4Ti5O12のサイクル、寿命
2.4 チタン酸リチウムの安全性
2.5 チタン酸リチウムの高出力能力
2.6 チタン酸リチウムの実用化
2.7 おわりに

3. これからの電解質
3.1 はじめに
3.2 イオン液体のリチウムイオン二次電池への適応
3.3 FSI系イオン液体のリチウムイオン二次電池への適応
3.3.1 FSI系イオン液体を用いたリチウムイオン電池の電気化学特性
3.3.2 リチウムイオン挿入/脱離反応に対するFSIアニオンの効果
3.4 おわりに

4. これからの電極構造、電池構造
4.1 はじめに
4.2 リチウムイオン電池の基本構造
4.3 円筒形リチウムイオン電池
4.4 角形リチウムイオン電池
4.5 ラミネート角形リチウムイオン電池
4.6 薄膜電池

第2章 新規用途
1. これからの携帯電話に求められる電池
1.1 はじめに
1.2 携帯電話と電池パックの関係
1.3 電池パックの現状と要求条件
1.3.1 電池パックの充電動作および保護回路動作
1.3.2 電池パックの寿命評価、劣化診断
1.3.3 電池パックの安全評価
1.4 リチウムイオン電池の周辺機器(充電器)の動向
1.5 携帯電話用電池関連の新技術動向
1.6 おわりに

2. これからのパソコンに求められる電池
2.1 はじめに
2.2 高容量化の要求
2.3 高寿命化と寿命の考え方
2.4 安全性の要求
2.4.1 充電方法を無視した事故事例
2.4.2 ノートパソコンの充電器回路
2.4.3 リチウムイオン二次電池が充電できず廃棄処分の事故事例
2.4.4 インテリジェント・バッテリ・パックでの事故事例
2.4.5 過放電電池パックを充電するための保護回路
2.5 充電器回路の今後の課題

3. これからの自動車に求められる電池
3.1 はじめに
3.2 駆動システムにおける出力密度
3.3 HEVにおけるエネルギー効率向上の考え方
3.4 リチウムイオン電池の高出力特性

【第IV編 市場編】
第1章 LIB市場この15年
1. はじめに
2. LIBの性能向上・価格低下とアプリケーション拡大
3. LIBの競合・競争状態の変化

第2章 LIB市場この先10年
1. はじめに
2. ポータブル機器用LIB市場の展望
3. 自動車用LIB市場の展望
4. 電力貯蔵(蓄電)用LIB市場の展望
5. おわりに
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