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月刊ファインケミカル 2022年7月号

【特集】全固体電池の開発と今後の展望

★カーボンニュートラルの実現に向け電気自動車の開発・普及が進むなか,蓄電池の大型化への需要が高まっている。全固体電池は現行のリチウムイオン電池よりも大容量,高出力が可能であり,安全性も高まることから次世代電池として研究が進められている。本特集で全固体電池開発の現状と今後の展望について取り上げる。

商品コード:
F2207
発行日:
2022年7月15日
体裁:
B5判
ISSNコード:
0913-6150
価格(税込):
7,700
ポイント: 70 Pt
関連カテゴリ:
雑誌・定期刊行物 > 月刊ファインケミカル
エレクトロニクス > 二次電池・キャパシタ
ファインケミカル > 合成技術・製造プロセス開発

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著者一覧

小林 成 東京工業大学
一杉太郎 東京大学
木村拓哉 大阪公立大学
作田 敦 大阪公立大学
辰巳砂昌弘 大阪公立大学
林 晃敏 大阪公立大学
森本英行 群馬大学
太田鳴海 (国研)物質・材料研究機構
忠永清治 北海道大学
ナタリーカロリーナ ロゼロナバロ 北海道大学
片岡邦光 (国研)産業技術総合研究所
秋本順二 (国研)産業技術総合研究所

目次 +   クリックで目次を表示

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【特集】全固体電池の開発と今後の展望

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界面組成・構造の制御による全固体電池の特性向上   
Controlling the Interface Composition and Structure Improves the All-Solid-State Battery Performances

 全固体Li電池のさらなる高出力化に向けて,材料界面における電気抵抗の低減が不可欠である。本稿では,元素組成や電子構造の観点から界面を制御することによって,Liイオンや電子の輸送抵抗を低減した研究について紹介する。薄膜技術を活用した定量的な界面研究は,全固体Li電池界面の制御技術開発に有用である。

【目次】
1.はじめに
2.薄膜電池を用いた界面研究
3.大気中ガスによる正極活物質と固体電解質界面の抵抗上昇
4.加熱処理による界面抵抗の低減
5.集電体と正極活物質の界面における電子輸送抵抗の低減
6.まとめ

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全固体電池への応用にむけた固体電解質の開発
Development of Sulfide-Based Solid Electrolytes for Application to All-Solid-State Batteries
 
 固体電解質を用いた全固体電池は,高い安全性と高エネルギー密度,高出力密度を兼ね備えた次世代蓄電池と期待されている。全固体電池の実現にむけて,必須となるのは高いイオン伝導度を有する電解質の開発である。本稿では,無機固体電解質の特長と,硫化物電解質を中心とした近年の材料開発について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.固体電解質の特長
3.硫化物系電解質の組成探索
4.酸化物および窒化物系電解質の組成探索
5.おわりに

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導電性カーボンで被覆したSiO-C負極の全固体電池特性
Properties of Carbon-Coated SiO-C Negative Electrodes for All-Solid-State Batteries
 
 固体でありながらイオンが高速で移動する無機固体電解質で創造する全固体電池は,飛躍的な性能向上が期待される次世代蓄電池(二次電池)として有望視されている。本研究では,導電性カーボンで被覆したSiO-Cと結着材のみを含む塗布型電極と無機固体電解質材料との一括プレス成形により,高エネルギー密度な全固体電池負極に関する研究成果を述べる。

【目次】
1.はじめに
2.全固体電池試験セル
2.1 SiO-C塗布電極の作製
2.2 硫化物固体電解質材料の作製
2.3 全固体電池の評価セルの作製および電極特性評価
3.SiO-C塗布電極の全固体電池特性
3.1 SiO-C塗布電極と固体電解質の接合界面の観察
3.2 室温充放電特性
3.3 室温放電レート特性
3.4 高電流密度での室温充放電特性
3.5 サイクル経過に伴う内部抵抗の変化
3.6 SiO-C塗布電極のイオン-電子伝導経路
4.おわりに

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全固体電池用高容量シリコン負極開発
Si Anodes in All-Solid-State Lithium Batteries

 充放電の際,約4倍の体積変化がシリコン負極に起こる。この変化は有機電解液中で生じる固体電解質界面相保護膜の不安定化および活物質粒子の電極体からの脱落に繋がり,充放電サイクルに伴う急激な容量低下を負極にもたらす。本開発ではこれらの課題に対し,無機固体電解質の利用およびシリコン粒子のみから成る電極体の合成により取り組んだ。

【目次】
1.はじめに
2.高容量シリコン負極の抱える課題
3.無機固体電解質利用による課題克服とその可能性
4.スプレー塗工によるシリコンナノ粒子電極体の合成
5.全固体電池用シリコンナノ粒子電極体の高率放電特性とサイクル安定性
6.おわりに

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Li-La-Zr-O系固体電解質の低温焼結と全固体リチウム二次電池への応用    
Low Temperature Sintering of Li-La-Zr-O Solid Electrolytes and Its Application to all Solid-State Lihium Secondary Batteries 
 
 ガーネット型構造をもつLi7La3Zr2O12(LLZ)系複合酸化物は,比較的高いイオン伝導度とLi金属に対する高い化学安定性を有することから次世代の全固体リチウム二次電池用固体電解質として注目を集めている。本稿では,このガーネット型酸化物固体電解質であるLLZの低温焼結に関する取り組みと全固体電池への応用について紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.Li-La-Zr-O系固体電解質の低温焼結低温焼結
3.電極/電解質界面の制御と全固体電池への応用
4.おわりに

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ガーネット型固体電解質単結晶を用いた全固体リチウム二次電池の開発    
Development of All-Solid-State Secondary Battery using Garnet-Type Solid Electrolyte Single-Crystal

 最近の新しい二次電池として話題である全固体リチウム二次電池がある。弊所が開発した溶融法による大型ガーネット型固体電解質単結晶について,ガーネット型固体電解質の背景,単結晶育成,単結晶を利用した固体電解質の評価,全固体リチウム二次電池の評価について,これまでの研究開発成果を報告する。

【目次】
1.はじめに
2.ガーネット型固体電解質
3.FZ法によるガーネット型固体電解質単結晶の育成と評価
4.全固体リチウム二次電池の作製と評価
5.今後の研究開発展開

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[マーケット情報]
コンクリート用化学混和剤工業の市場動向

 全国生コンクリート工業組合連合会によると,2020年度の生コンクリート出荷量は,前年度比4.6%減の7,818万m3となり,基準年度比(平成2年度比)39.5%の低い水準となった。また(一社)セメント協会によると,2020年度のセメント国内需要は3,923万6,000トン,前年度比5.2%減となり,前年に続きマイナスとなった。これら生コン・セメント需要の動きに連動して,2020年のコンクリート用化学混和剤の需要も微減しているとみられる。

【目次】

1.概要
2.種類と性能
3.需要動向
4.技術動向
5.おわりに

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[マーケット情報]
石油製品添加剤工業の市場動向

 石油製品添加剤の需要は,その用途先となる燃料油や潤滑油などの需要に大きく左右される。2008年秋からの世界同時不況の影響で自動車,機械,電気機器などが大幅減産となり,その影響で石油製品,石油製品添加剤需要も落ち込みが続いた。2010年に回復の兆しが見られたものの,東日本大震災や景気低迷,エネルギー政策の迷走等により,先行きは不透明なものとなり,その後も需要は長く横ばいもしくは微増状態が続いている。

【目次】
1.概要
2.需給動向
3.添加剤メーカーの動向

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[ケミカルプロフィル]

エチレンイミン(Ethyleneimine)
ピルビン酸エチル(Ethyl pyruvate)
モリブデン酸アンモニウム(Ammonium molybdate)

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[ニュースダイジェスト]

・海外編
・国内編

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