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【特集】 高性能化を決めるリチウムイオン二次電池の電解液(電解質)の開発
High Performance Electrolytes of Lithium.ion Batteries
-------------------------------------------------------------------------
総 論
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
佐々木幸夫(東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授)
-------------------------------------------------------------------------
含フッ素有機電解液
Fluorinated Organic Electrolytes
-------------------------------------------------------------------------
佐々木幸夫(東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授)
含フッ素溶媒,特に部分フッ素化有機溶媒は,通常の有機溶媒やパーフルオロ化有機溶媒に比較して,誘電率や粘性率など非常に異なった物性を示す。本稿では実用リチウム一次,二次電池用溶媒として重要ないくつかの炭酸エステルやエーテルについて,主に筆者らによって得られたそれらのフッ素化溶媒の物性や電解液特性ならびにリチウム二次電池への応用に関する検討結果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. EC,PC およびt-BCのフッ素化
2.1 FEC,FMECおよびFMMECの合成
2.2 誘電率および粘性率
2.3 比導電率
2.4 耐酸化性
2.5 充放電特性
3. MPCのフッ素化
3.1 FPMC,TrFPMC,TeFPMCおよびPFPMCの合成
3.2 誘電率および粘性率
3.3 ドナー性
3.4 比導電率
3.5 耐酸化性
3.6 充放電特性
4. ジアルコキシエタンのフッ素化
4.1 FEME,DFEME,TFEME,EFEE,EDFEEおよびETFEEの合成
4.2 誘電率および粘性率
4.3 ドナー性
4.4 比導電率
4.5 耐酸化性
4.6 充放電特性
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
過充電防止剤,高電圧電解液
Overcharge Protection Compounds and Electrolytes for High Voltage Lithium Ion Cells
-------------------------------------------------------------------------
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)
リチウムイオン電池はモバイル機器だけでなく,電気自動車や発電装置など急速に高電圧機器への適用用途が拡大しており,高性能化と信頼性の向上が要求されている。過充電も含めた高電圧状態での安定性向上のため新しい電解液が求められている。本報告では,過充電防止剤と高電圧電解液に関する研究結果について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 過充電防止剤の検討結果
2.1 過充電防止剤の必要性
2.2 電池の過充電試験
2.3 過充電防止剤の現状と解決すべき課題
2.4 過充電防止剤としての環状アルカン類の検討
2.5 過充電防止剤としての窒素および非金属典型元素を含む芳香族化合物の検討
(1)窒素化合物
(2)フェニルトリメチル化合物
(3)アリールトリメチルシラン
3. 高電圧リチウムイオン二次電池用電解液
4. SL-EA電解液の基礎物性
5.SL-EA混合溶媒中でのLiの充放電効率
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
リン酸エステル系難燃性ゲル電解質
Nonflammable Gel Electrolytes Containing Alkylphosphates
-------------------------------------------------------------------------
森田昌行(山口大学 大学院 理工学研究科 教授)
リチウムイオン電池の電解質として,リン酸エステルを含有する難燃性のゲル電解質を調製した。また,イオン液体をベースとする不燃性電解液の可塑性分としてリン酸エステルを添加した系も取り上げ,それらの電解質特性および電池電極との適合性を実験的に調査し,その有効性を明らかにした。
【目次】
1. はじめに
2. ゲル電解質の作製
3. リン酸トリエチル含有ゲル電解質
4. ゲル電解質の特性に及ぼすルイス酸ポリマーの添加効果
5. イオン液体電解質の難燃性添加剤
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ホウ素化合物の分子設計による新規電解質の開発
Molecular Design of Boron Compounds for Development of Novel Electrolytes
-------------------------------------------------------------------------
藤波達雄(静岡大学 工学部 特任教授)
次世代の車載用大型蓄電池の開発が進められ,蓄電池の構成要素の一つである電解質の高性能化や安全化が求められている。ホウ素化合物の特性は,新規な高性能電解質材料の開発にとって有用である。本稿では,ホウ素化合物の分子設計によって,どのような特性をもつリチウム塩,アニオンレセプター,ポリマー電解質が得られるのかを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ホウ素化合物の特性
3. リチウム塩
4. アニオンレセプター
5.アニオン捕捉型ポリマー電解質
6.シングルイオン伝導性ポリマー電解質
7.高電圧リチウムイオン電池用電解液
8.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
イオン液体電解質
Ionic Liquids Electrolyte for Electrochemical Energy Devices
-------------------------------------------------------------------------
松本 一((独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員)
イオン液体は常温常圧で難揮発性,難燃性でかつイオン伝導性を示すユニークな液体であり,水,有機溶媒や超臨界流体に続く新しい媒体として注目されている。特にリチウム二次電池に代表される電気化学デバイスの電解液としては非常に理想的な液体であるが,その活用のためにはいくつかのハードルを超える必要がある。ここではリチウム二次電池へのイオン液体の応用に対するわれわれのアプローチについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電気化学エネルギーデバイスに用いる電解液
3. イオン液体の電池系への検討
4.レート特性改良の鍵はアニオン種
5.非対称アミドアニオン
6.まとめと展望
-------------------------------------------------------------------------
研究開発情報
Report of Research & Development
-------------------------------------------------------------------------
新規高性能帯電防止剤の開発と応用―高分子型帯電防止剤:PJ‐2―
Development and Application of Novel Polymeric Antistatic Additive:Polymeric Antistatic Additive, PJ-2
-------------------------------------------------------------------------
新家洋一(三井・デュポン ポリケミカル(株) テクニカルセンター 開発研究2 グループ 主席研究員)
三井・デュポン ポリケミカルは,エチレン系共重合体の専業メーカーとして,工業材料,包装材料など広範な分野で特殊ポリマーの製造・販売を行っている。ここでは,長年にわたり培ってきた独自のポリマーテクノロジーをベースに新たに開発した高性能高分子型帯電防止剤について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高分子型帯電防止剤
3. PJ-2の概要
4.ABS 樹脂への応用
4.1 ABS への帯電防止性能付与
4.2 帯電防止剤の分散状態
4.3 帯電防止性能の持続性
5.PS,HIPSへの応用
6.PMMA への応用
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
オイルゲル化剤の特徴と応用
Characteristics and Application of Oil Gelling Ingredients for Cosmetics
-------------------------------------------------------------------------
吉田麻吏(高級アルコール工業(株) 応用研究部)
油剤のゲル化剤・増粘剤・固形化剤として一般的に知られている原料として,ワックス,ヒドロキシ脂肪酸,デキストリン誘導体,シリコーン誘導体,アミノ酸誘導体などがあげられるが,油剤を透明にゲル化する技術に関する報告はまだ少ない。本稿では,油剤を透明にゲル化するポリアミド系のオイルゲル化剤について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ハイマレートPAMの基本物性
2.1 熱挙動
2.2 温度変化による粘弾性挙動
3. ハイマレートPAMのオイルゲル化剤としての特徴
3.1 相溶性試験
3.2 ゲル化能
4.ハイマレートPAMを配合した応用処方
4.1 ヘアデザイナー処方(ヘアワックス処方)
(1)スタイリング力
(2)水蒸気曝露による毛髪の水分量の変化
(3)ヘアデザイナー塗布後の毛髪の摩擦感
4.2 透明リップスティック処方
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
連載講座 高活性安定化添加剤の創造と開発をめざして(5)
chap.1 酸素の功罪と自動酸化
-------------------------------------------------------------------------
添加剤の概要
An Outline of Additives
-------------------------------------------------------------------------
大勝靖一(工学院大学名誉教授)
現在,添加剤の効果を説明する作用機構はすべてが明確にされたわけではないが,その最前線を理解してもらいたい。それを十分に理解し,応用すれば新しい添加剤の分子設計が可能になることや,複数の添加剤を使用した場合の添加剤の相互作用をかなり定量的に理解できることもあわせて説明する。
【目次】
1. はじめに
2. 添加剤の分類と概要
3. 機能(性質)維持添加剤の詳細
3.1 連鎖開始防止剤
3.1.1 紫外線吸収剤
3.1.2 過酸化物分解剤
3.1.3 金属不活性化剤
3.2 連鎖担体捕捉剤
3.2.1 アルキルラジカル捕捉剤
3.2.2 ペルオキシラジカル捕捉剤
3.3 複合機能添加剤:ヒンダードアミン光安定剤
4. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
連載 触媒からみる化学工業の未来(29)
水素化バイオディーゼル油製造触媒
-------------------------------------------------------------------------
室井髙城(アイシーラボ代表;早稲田大学 招聘研究員;神奈川大学 非常勤講師)
バイオディーゼル油(BDF)としてFAMEの製造が開始されているが,FAMEは含酸素化合物であるため酸化安定性が低い。しかし,水素化した直鎖の飽和炭化水素は安定性に問題ない。第2世代のバイオディーゼル燃料として,水素化処理したBDFの製造が開始されている。今回は水素化BDFの現状を解説する。
【目次】
1. FAMEの問題点
2. 油脂の水素化処理によるバイオディーゼル油の製造
3. 工業化プロセス
4. 水素化処理
5. 減圧軽油(VGO)との混合油の水素化精製
6. FCC
7.熱分解法
8.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ケミカルプロフィル
-------------------------------------------------------------------------
ジプロピレングリコール
(Dipropylene glycol)
-------------------------------------------------------------------------
【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格
-------------------------------------------------------------------------
ニュースダイジェスト
-------------------------------------------------------------------------
海外編
国内編
High Performance Electrolytes of Lithium.ion Batteries
-------------------------------------------------------------------------
総 論
Introduction
-------------------------------------------------------------------------
佐々木幸夫(東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授)
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含フッ素有機電解液
Fluorinated Organic Electrolytes
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佐々木幸夫(東京工芸大学 工学部 生命環境化学科 教授)
含フッ素溶媒,特に部分フッ素化有機溶媒は,通常の有機溶媒やパーフルオロ化有機溶媒に比較して,誘電率や粘性率など非常に異なった物性を示す。本稿では実用リチウム一次,二次電池用溶媒として重要ないくつかの炭酸エステルやエーテルについて,主に筆者らによって得られたそれらのフッ素化溶媒の物性や電解液特性ならびにリチウム二次電池への応用に関する検討結果を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. EC,PC およびt-BCのフッ素化
2.1 FEC,FMECおよびFMMECの合成
2.2 誘電率および粘性率
2.3 比導電率
2.4 耐酸化性
2.5 充放電特性
3. MPCのフッ素化
3.1 FPMC,TrFPMC,TeFPMCおよびPFPMCの合成
3.2 誘電率および粘性率
3.3 ドナー性
3.4 比導電率
3.5 耐酸化性
3.6 充放電特性
4. ジアルコキシエタンのフッ素化
4.1 FEME,DFEME,TFEME,EFEE,EDFEEおよびETFEEの合成
4.2 誘電率および粘性率
4.3 ドナー性
4.4 比導電率
4.5 耐酸化性
4.6 充放電特性
5. おわりに
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過充電防止剤,高電圧電解液
Overcharge Protection Compounds and Electrolytes for High Voltage Lithium Ion Cells
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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)
リチウムイオン電池はモバイル機器だけでなく,電気自動車や発電装置など急速に高電圧機器への適用用途が拡大しており,高性能化と信頼性の向上が要求されている。過充電も含めた高電圧状態での安定性向上のため新しい電解液が求められている。本報告では,過充電防止剤と高電圧電解液に関する研究結果について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 過充電防止剤の検討結果
2.1 過充電防止剤の必要性
2.2 電池の過充電試験
2.3 過充電防止剤の現状と解決すべき課題
2.4 過充電防止剤としての環状アルカン類の検討
2.5 過充電防止剤としての窒素および非金属典型元素を含む芳香族化合物の検討
(1)窒素化合物
(2)フェニルトリメチル化合物
(3)アリールトリメチルシラン
3. 高電圧リチウムイオン二次電池用電解液
4. SL-EA電解液の基礎物性
5.SL-EA混合溶媒中でのLiの充放電効率
6.おわりに
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リン酸エステル系難燃性ゲル電解質
Nonflammable Gel Electrolytes Containing Alkylphosphates
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森田昌行(山口大学 大学院 理工学研究科 教授)
リチウムイオン電池の電解質として,リン酸エステルを含有する難燃性のゲル電解質を調製した。また,イオン液体をベースとする不燃性電解液の可塑性分としてリン酸エステルを添加した系も取り上げ,それらの電解質特性および電池電極との適合性を実験的に調査し,その有効性を明らかにした。
【目次】
1. はじめに
2. ゲル電解質の作製
3. リン酸トリエチル含有ゲル電解質
4. ゲル電解質の特性に及ぼすルイス酸ポリマーの添加効果
5. イオン液体電解質の難燃性添加剤
6.おわりに
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ホウ素化合物の分子設計による新規電解質の開発
Molecular Design of Boron Compounds for Development of Novel Electrolytes
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藤波達雄(静岡大学 工学部 特任教授)
次世代の車載用大型蓄電池の開発が進められ,蓄電池の構成要素の一つである電解質の高性能化や安全化が求められている。ホウ素化合物の特性は,新規な高性能電解質材料の開発にとって有用である。本稿では,ホウ素化合物の分子設計によって,どのような特性をもつリチウム塩,アニオンレセプター,ポリマー電解質が得られるのかを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ホウ素化合物の特性
3. リチウム塩
4. アニオンレセプター
5.アニオン捕捉型ポリマー電解質
6.シングルイオン伝導性ポリマー電解質
7.高電圧リチウムイオン電池用電解液
8.おわりに
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イオン液体電解質
Ionic Liquids Electrolyte for Electrochemical Energy Devices
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松本 一((独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員)
イオン液体は常温常圧で難揮発性,難燃性でかつイオン伝導性を示すユニークな液体であり,水,有機溶媒や超臨界流体に続く新しい媒体として注目されている。特にリチウム二次電池に代表される電気化学デバイスの電解液としては非常に理想的な液体であるが,その活用のためにはいくつかのハードルを超える必要がある。ここではリチウム二次電池へのイオン液体の応用に対するわれわれのアプローチについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 電気化学エネルギーデバイスに用いる電解液
3. イオン液体の電池系への検討
4.レート特性改良の鍵はアニオン種
5.非対称アミドアニオン
6.まとめと展望
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研究開発情報
Report of Research & Development
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新規高性能帯電防止剤の開発と応用―高分子型帯電防止剤:PJ‐2―
Development and Application of Novel Polymeric Antistatic Additive:Polymeric Antistatic Additive, PJ-2
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新家洋一(三井・デュポン ポリケミカル(株) テクニカルセンター 開発研究2 グループ 主席研究員)
三井・デュポン ポリケミカルは,エチレン系共重合体の専業メーカーとして,工業材料,包装材料など広範な分野で特殊ポリマーの製造・販売を行っている。ここでは,長年にわたり培ってきた独自のポリマーテクノロジーをベースに新たに開発した高性能高分子型帯電防止剤について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 高分子型帯電防止剤
3. PJ-2の概要
4.ABS 樹脂への応用
4.1 ABS への帯電防止性能付与
4.2 帯電防止剤の分散状態
4.3 帯電防止性能の持続性
5.PS,HIPSへの応用
6.PMMA への応用
7.おわりに
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オイルゲル化剤の特徴と応用
Characteristics and Application of Oil Gelling Ingredients for Cosmetics
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吉田麻吏(高級アルコール工業(株) 応用研究部)
油剤のゲル化剤・増粘剤・固形化剤として一般的に知られている原料として,ワックス,ヒドロキシ脂肪酸,デキストリン誘導体,シリコーン誘導体,アミノ酸誘導体などがあげられるが,油剤を透明にゲル化する技術に関する報告はまだ少ない。本稿では,油剤を透明にゲル化するポリアミド系のオイルゲル化剤について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ハイマレートPAMの基本物性
2.1 熱挙動
2.2 温度変化による粘弾性挙動
3. ハイマレートPAMのオイルゲル化剤としての特徴
3.1 相溶性試験
3.2 ゲル化能
4.ハイマレートPAMを配合した応用処方
4.1 ヘアデザイナー処方(ヘアワックス処方)
(1)スタイリング力
(2)水蒸気曝露による毛髪の水分量の変化
(3)ヘアデザイナー塗布後の毛髪の摩擦感
4.2 透明リップスティック処方
5.おわりに
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連載講座 高活性安定化添加剤の創造と開発をめざして(5)
chap.1 酸素の功罪と自動酸化
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添加剤の概要
An Outline of Additives
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大勝靖一(工学院大学名誉教授)
現在,添加剤の効果を説明する作用機構はすべてが明確にされたわけではないが,その最前線を理解してもらいたい。それを十分に理解し,応用すれば新しい添加剤の分子設計が可能になることや,複数の添加剤を使用した場合の添加剤の相互作用をかなり定量的に理解できることもあわせて説明する。
【目次】
1. はじめに
2. 添加剤の分類と概要
3. 機能(性質)維持添加剤の詳細
3.1 連鎖開始防止剤
3.1.1 紫外線吸収剤
3.1.2 過酸化物分解剤
3.1.3 金属不活性化剤
3.2 連鎖担体捕捉剤
3.2.1 アルキルラジカル捕捉剤
3.2.2 ペルオキシラジカル捕捉剤
3.3 複合機能添加剤:ヒンダードアミン光安定剤
4. おわりに
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連載 触媒からみる化学工業の未来(29)
水素化バイオディーゼル油製造触媒
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室井髙城(アイシーラボ代表;早稲田大学 招聘研究員;神奈川大学 非常勤講師)
バイオディーゼル油(BDF)としてFAMEの製造が開始されているが,FAMEは含酸素化合物であるため酸化安定性が低い。しかし,水素化した直鎖の飽和炭化水素は安定性に問題ない。第2世代のバイオディーゼル燃料として,水素化処理したBDFの製造が開始されている。今回は水素化BDFの現状を解説する。
【目次】
1. FAMEの問題点
2. 油脂の水素化処理によるバイオディーゼル油の製造
3. 工業化プロセス
4. 水素化処理
5. 減圧軽油(VGO)との混合油の水素化精製
6. FCC
7.熱分解法
8.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ケミカルプロフィル
-------------------------------------------------------------------------
ジプロピレングリコール
(Dipropylene glycol)
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【目次】
(1) 概要
(2) 毒性
(3) 製法
(4) 生産
(5) 需要
(6) 価格
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ニュースダイジェスト
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海外編
国内編
