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月刊機能材料 2022年7月号

【特集】ナトリウムイオン二次電池用部材の開発動向

★二次電池の応用範囲は年々増えつつあり,電気自動車などの大型蓄電池分野において市場の拡大が見込まれます。近年では,環境負荷の低減やコストパフォーマンスの良さが重視される状況から,レアメタルを用いない,または使用量を削減した電池の研究開発が盛んに行われております。その一つとしてナトリウムイオン二次電池が挙げられ,本特集では技術開発動向について取り上げております。

商品コード:
M2207
発行日:
2022年7月7日
体裁:
B5判
ISSNコード:
0286-4835
価格(税込):
4,400
ポイント: 40 Pt
関連カテゴリ:
雑誌・定期刊行物
雑誌・定期刊行物 > 月刊機能材料

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著者一覧

橘田晃宜  (国研)産業技術総合研究所
藪内直明  横浜国立大学
鈴木純二  松江工業高等専門学校
藤井勇生  松江工業高等専門学校
本間剛  長岡技術科学大学
谷端直人  名古屋工業大学
岡田重人  九州大学
中本康介  京都大学
坂本遼  京都大学
南出実穂  積水化学工業㈱
樋口友彦  ㈱フジコー
裵銀榮  ㈱フジコー

目次 +   クリックで目次を表示

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【特集】ナトリウムイオン二次電池用部材の開発動向
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スピネル型ナトリウムチタン酸化物の開発
Development of the Spinel-Type Sodium Titanium Oxide

 リチウムイオン電池に比べ,希少資源に依存しない革新電池として,ナトリウムイオン電池の開発が世界的に加速しつつある。一方でその実用化において,負極材料の安全性は避けて通れない。本稿では,安定性と安全性に優れたチタン酸化物系負極である,スピネル型ナトリウムチタン酸化物の開発に関して概説する。

【目次】
1 はじめに
2 チタン酸化物系負極材料の開発動向
 2.1 二酸化チタン(TiO2)系負極
 2.2 チタン酸ナトリウム(Na-Ti-O)系負極
 2.3 スピネル型リチウムチタン酸化物負極(Li4Ti5O12)
3 スピネル型ナトリウムチタン酸化物
 3.1 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の合成
 3.2 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の構造評価
 3.3 スピネル型ナトリウムチタン酸化物の電池応用
4 まとめ:電池化への課題と期待

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ナトリウムイオン電池用層状酸化物系電極材料の研究
Study on Layered Oxides as Electrode Materials for Na-ion Batteries

 二次元のイオン伝導経路を有する層状酸化物は,サイズが大きいナトリウムイオンを可逆的に吸蔵・放出することができる。同時に,資源が豊富なナトリウムイオンを活用するためには鉄,マンガン,チタンといった資源が豊富な元素を用いた材料設計が重要となる。本稿ではマンガン・チタン系層状材料における研究開発の最前線を紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 チタン含有により構造を安定化させた高性能マンガン系層状正極材料
3 優れた寿命と高入出力特性を有するチタン系層状負極材料
4 おわりに

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電極材中のナトリウム移動速度評価による高出力ナトリウムイオン二次電池負極材の開発
Development of High-Power Sodium Ion Battery Negative Electrode by Estimation of Na Chemical Diffusion Rate in Electrode Material

 次世代二次電池として注目を集めるSIBの負極材候補として,600℃,700℃,950℃,1300℃焼成の易黒鉛化炭素材について,反応速度に着目しCV,電気化学的インピーダンス測定,化学拡散係数の見積もりを行った。さらに木綿タオルから作製した難黒鉛化炭素材についても評価した。その結果について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 低温焼成易黒鉛化炭素(Low Temperature Fired Soft Carbon:LFSC)
3 負極におけるナトリウム吸蔵・放出反応
4 メソフェーズピッチ系炭素繊維Melblon
5 SCのNa吸蔵・放出特性
6 LFSCの表面改質
7 化学拡散係数Dchem
8 炭化廃木綿タオル(Carbonized Cotton Towel:CT)
9 おわりに

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レーザープロセスと結晶化ガラスによる酸化物系全固体ナトリウム電池の創製
Oxide-based All-solid-state Sodium Battery Prepared by Glass-ceramic Technology and Laser Processing

 電池材料においてリン酸塩は正極活物質のみならず,固体電解質および負極活物質においても活発に研究されている。リン酸は古くからガラス形成する酸化物として知られており,筆者らはガラスの結晶化による電池材料創製と全固体電池を提案している。ガラスは熱力学的に非平衡な状態であり,組成だけでなく,熱処理温度と熱処理時間による形態制御を可能にする。本稿ではガラス結晶化によるリン酸鉄系正極の特徴と全固体電池への展開と,レーザーを用いた新たなプロセスによる界面形成を解説する。

【目次】
1 はじめに
2 リン酸鉄系結晶化ガラスによる正極活物質の特徴
3 レーザープロセスによるNa2FeP2O7と固体電解質との複合化
4 おわりに

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計算と実験を組み合わせたナトリウムイオン電池用新規電極材料開発
Development of Novel Electrode Materials for Sodium Ion Batteries Using a Combination of Computational and Experimental Methods

 結晶構造データベースに対するイオン伝導性のスクリーニング計算により,高速充放電が可能な新規正極材料Na2V3O7を提案した。当該物質を用いたNa+電池は,数分で満充電・満放電するような高レート特性を示した。また,電気化学測定と第一原理計算を組み合わせ,更なる高性能化に向けた設計指針を明らかにした。

【目次】
1 緒言
2 結果
3 終わりに

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濃厚水系アルカリ金属イオン電池
Concentrated Aqueous Alkali-metal-ion Batteries

 世界各国のゼロエミッション宣言に後押しされる形で,車両電動化の動きが加速しているものの,炭素フットプリント低減の切り札と目されているEVはレアメタルを多用しているため,ガソリン車よりかえって環境フットプリントが大きい矛盾をはらんでいる。このジレンマを解決するポストLiイオン電池の最有力候補として濃厚水系アルカリ金属イオン電池を紹介する。

【目次】
1 濃厚水系Liイオン電池
2 濃厚水系Naイオン電池
3 濃厚水系Kイオン電池
4 ハイレート水系アルカリ金属イオン電池の活用事例

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[Material Report-R&D-]

真空成形可能な帯電防止プレート エスロン サーモフォームDCプレート
Thermoformable Static Dissipative Plate ~ESLON Thermoformable DC Plate~

 当社従来品の帯電防止プレートでは,延伸による帯電防止性能・透明性の悪化が生じ,大きな変形を伴う真空成形に対応不可であった。当社は延伸に伴う性能低下メカニズムを解明し,真空成形後も優れた帯電防止性能・透明性を維持できる「エスロン サーモフォームDCプレート」を新たに開発した。本稿では,この帯電防止プレートの概要,延伸後も帯電防止を維持できるメカニズム,用途例について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 帯電防止性能とは
3 「エスロン サーモフォームDCプレート」の開発思想について
4 新製品の特徴
5 用途例
6 おわりに

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ウイルスに対する抗ウイルス手法の不活化効果
Inactivation of Several Viruses by Antiviral Methods

 3 種のウイルスで光触媒,殺菌灯,銀イオンの抗ウイルス効果を確認した。光触媒はFeline calicivirus Strain F-9,Escherichia coli phage MS2の不活化効果が高かった。殺菌灯はInfluenza A virus(H3N2)の不活化効果が高かった。銀イオンはFeline calicivirus Strain F-9のみ不活化効果が認められた。ウイルスの種類で有効な抗ウイルス手法は異なり,その選定が重要である。

【目次】
1 緒言
2 実験方法
 2.1 使用ウイルス
 2.2 抗ウイルス手法
 2.3 抗ウイルス試験方法
3 結果及び考察
 3.1 H3N2の抗ウイルス試験結果
 3.2 FCVの抗ウイルス試験結果
 3.3 MS2の抗ウイルス試験結果
 3.4 ウイルスの種類による抗ウイルス手法の効果比較
4 結言

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[Market Data]

タッチパネル工業の市場動向

 タッチパネルの需要は,スマートフォン向けを中心に堅調に拡大を続けていたが,2014年ごろからスマートフォンやタブレットPCの成長鈍化により,上げ幅が鈍化傾向となった。2020年もその傾向が続いたとみられる。インセル型,オンセル型の普及は着実に進んでいて,メーカーの淘汰,再編の動きは相変わらず活発であり,タッチパネル業界は依然として市場での生き残りを賭けた競争が続いている。

【目次】
1 概要
2 市場動向
3 材料・開発動向
4 企業動向

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[Material Profile]

アセトニトリル
Acetonitrile

スルファミン酸グアニジン
Guanidine sulfamate

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