キーワード:
リチウムイオン電池/全固体電池/添加剤/正極/負極/電解液/電解質 /セパレータ/バインダー/導電助剤/表面処理/難燃性/高性能/高容量/安定化/リサイクル/次世代自動車/メーカー動向/市場動向
刊行にあたって
リチウムイオン二次電池(LiB)は小型電子機器や携帯情報端末の普及をもたらし近年は車載用電池として大型LiBのほか,各種用途における高性能化が要求されている。また,LiBの主要構成部材である正極,負極,電解液,セパレータのうち,電解液が固体の電解質である全固体電池は安全性および高容量化の実現に向け,研究開発,実用化への動きが加速している。
それらの要求や実現を支えるキーマテリアルとして本書では「添加剤」を取り上げる。LiB/全固体電池用添加剤は構成部材に対する割合として数%程度に留まるものの各種添加剤を該当部材に添加することで電池性能向上に大いに貢献している。
また,全固体電池向けの固体電解質を手掛ける材料メーカーが全固体電池メーカーだけでなく,LiB部材メーカー向けにセパレータや電極向け添加剤をサンプル供給するなど各メーカー同士の連携が図られるケースも見られ,今後の市場・メーカー動向に注目が集まる。
そこで本書では,研究開発と市場,二つの観点から各動向をまとめた。
【開発編】では,LiBおよび全固体電池の添加剤研究事例ならびに開発動向について,第一線でご活躍の専門家の方々に執筆いただいた。LiBでは電極向け添加剤を中心に,全固体電池では電解質への添加材料について詳しく収載している。
【市場編】では,各種添加剤の概説や適用事例,部材メーカーの動向をまとめた。
本書が電池,化学,製造などの電池開発に携わる方々や,自動車,エレクトロニクス機器の開発,製造に携わる方々の情報収集の一助になれば幸いである。
(本書「はじめに」より)
著者一覧
撹上健二 ㈱ADEKA
園部健矢 日本ゼオン㈱
松見紀佳 北陸先端科学技術大学院大学
宮﨑怜雄奈 名古屋工業大学
石原 悠 出光興産㈱
小笠和仁 ㈱オハラ
山田博俊 長崎大学
稲田亮史 豊橋技術科学大学
目次 + クリックで目次を表示
《リチウムイオン電池》
第1章 リチウムイオン二次電池用途導電助剤としての機械剥離型グラフェンの応用
1 序章
2 実験方法
2.1 機械的剥離グラフェンの合成と分散
2.2 リチウムイオン二次電池用負極電極の作製
2.3 電池試作
2.4 交流インピーダンス測定と充放電試験
3 結果
3.1 機械的剥離グラフェンの剥離と分散
3.2 充放電特性
4 結論
第2章 リチウムイオン二次電池用グラフェン分散液の特性と適用効果
1 リチウムイオン二次電池と導電助剤
2 ADEKAのグラフェン(アデカアメランサ CMGシリーズ)
3 グラフェンのLIB用正極への適用効果~電極強度の向上およびレート特性の改善~
4 グラフェンのLIB用正極への適用効果~低抵抗化~
5 グラフェンのLIB用正極への適用効果~3 Ahフルセル評価~
6 グラフェンのLIB用負極への適用効果
7 集電体コーティングへの展開
8 おわりに
第3章 リチウムイオン二次電池におけるバインダーの機能
1 はじめに
2 負極バインダーと開発動向
2.1 電極膨れ抑制の事例
2.2 寿命向上の事例
3 正極バインダーと開発動向
3.1 高電位下での寿命特性改善の事例
3.2 低環境負荷を目指した事例
4 最後に
第4章 BIAN型高分子バインダーを用いたシリコン系負極の高度安定化
1 研究背景
2 BIAN-PAA複合バインダーの電子構造
3 P-BIAN/PAAバインダーの力学的特性
4 作製時の電極のキャラクタリゼーション
5 電気化学的特性評価
5.1 サイクリックボルタンメトリー
5.2 充電・放電試験
6 インピーダンススペクトル測定
7 電気化学的評価後のアノードの事後分析
7.1 XPSとSEMによるアノードの事後分析
8 バインダーの剥離試験
9 結論
《全固体電池》
第5章 Li3AlF6をベースとしたLi+伝導体の開発と全固体Li電池構築
1 はじめに
2 LiBH4におけるLi+伝導の発見
3 Li3 AlH6におけるLi+伝導の発見
4 水素化物とフッ化物の類似性
5 Li3 AlF6-LiCl系の開発
6 Li3 AlF6-Li2 SO4系の開発
7 Li3 AlF6とLi金属との界面安定性
8 Li3 AlF6-Li2 SO4を用いた全固体Li電池構築
9 おわりに
第6章 硫化物系固体電解質の高性能化に向けた取り組み
1 はじめに
2 硫化物系固体電解質の特徴
3 熱融着によるイオン伝導度向上
4 アルジロダイト結晶型固体電解
5 ハロゲン添加系ガラスセラミクス型固体電解質
6 全固体電池への適用例
7 硫化物固体電解の重合による新たな機能発現の試み
8 硫化物多量体電解質をバインダーとして用いた全固体シート電池
9 まとめ
第7章 ガラスを用いた全固体二次電池向け固体電解質の開発
1 はじめに
2 酸化物系固体電解質を用いた全固体二次電池
2.1 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス基板を用いた試験
2.2 粉体をホットプレス成型することで全固体二次電池を形成する試験
2.3 シート成形体により積層全固体電池を形成する試験
3 ガラスを用いた酸化物系固体電解質開発
3.1 低温焼結用リチウムイオン伝導性ガラス(LIG-A)
3.2 低温焼結高イオン伝導固体電解質(LATP800)
3.3 耐還元性固体電解質(a‒LYZP)
4 おわりに
第8章 バルク型全固体電池の高性能化に向けた酸化物系固体電解質
1 緒言
2 酸化物系固体電解質の種類と特徴
3 酸化物系バルク型全固体電池(ガーネット型固体電解質)
3.1 金属リチウム負極
3.1.1 電荷移動抵抗
3.1.2 耐短絡性
3.1.3 正極合剤層
4 まとめ
第9章 Ga2O3添加によるTa置換Li7La3Zr2O12固体電解質の組織制御と電気化学特性
1 緒言
2 試料の合成及び構造解析
3 電気化学特性
3.1 リチウムイオン伝導特性
3.2 リチウムデンドライト耐性
3.3 フルセルの試作及び充放電特性
4 おわりに
【市場編】
第1章 リチウムイオン電池用添加剤市場
1 電解液添加剤
1.1 概要
1.1.1 電解液と電解液添加剤の概要
1.1.2 負極表面処理添加剤
1.1.3 正極表面処理添加剤
1.1.4 難燃性添加剤
1.1.5 過充電防止剤
1.2 ビニレンカーボネート(vinylene carbonate)
1.2.1 製品概要
1.2.2 市場動向・販売企業
1.3 フルオロエチレンカーボネート(fluoro ethylene carbonate)
1.3.1 製品概要
1.3.2 市場動向・販売企業
1.4 スクシノニトリル(succinonitrile)
1.4.1 製品概要
1.4.2 市場動向・販売企業
1.5 リン酸エステル(organophosphate)
1.5.1 製品概要
1.5.2 市場動向・販売企業
1.6 リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(lithium bis(fluorosulfonyl)imide)
1.6.1 製品概要
1.6.2 市場動向・販売企業
2 導電助剤
2.1 概要
2.1.1 導電助剤の概要
2.1.2 導電助剤のはたらき
2.2 カーボンブラック(carbon black)
2.2.1 製品概要
2.2.2 市場動向・販売企業
2.3 アセチレンブラック(acetylene black)
2.3.1 製品概要
2.3.2 市場動向・販売企業
2.4 ケッチェンブラック(ketjen black)
2.4.1 製品概要
2.4.2 市場動向・販売企業
2.5 カーボンナノチューブ(carbon nanotube)
2.5.1 製品概要
2.5.2 市場動向・販売企業
2.6 グラフェン(graphene)
2.6.1 製品概要
2.6.2 市場動向・販売企業
3 バインダー(結着剤)
3.1 概要
3.1.1 バインダーの概要
3.1.2 負極用バインダー
3.1.3 正極用バインダー
3.2 ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride)
3.2.1 製品概要
3.2.2 市場動向・販売企業
3.3 スチレンブタジエンゴム(styrene butadiene rubber)
3.3.1 製品概要
3.3.2 市場動向・販売企業
3.4 カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose)
3.4.1 製品概要
3.4.2 市場動向・販売企業
3.5 ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene)
3.5.1 製品概要
3.5.2 市場動向・販売企業
3.6 アクリルエマルジョン
3.6.1 製品概要
3.6.2 市場動向・販売企業
第2章 リチウムイオン電池部材メーカーの動向
1 ステラケミファ
2 ADEKA
3 ダイキン工業
4 オハラ
5 セントラル硝子
6 東ソー・ファインケム
7 デンカ
8 ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ
9 日本黒鉛工業
10 日本ゼオン
11 クレハ
12 ENEOSマテリアル(旧JSR)
13 東レ
14 レゾナック(昭和電工/昭和電工マテリアルズ(日立化成))
15 日本エイアンドエル
16 日本触媒
17 富士フイルム和光純薬
18 日本化学工業
19 三菱ケミカル(日本合成化学工業)
20 ATTACCATO
21 海外企業
21.1 ソルベイ
21.2 BASF
21.3 3M
21.4 アルケマ
21.5 ENCHEM
21.6 Silatronix
21.7 キャボット
21.8 江蘇華盛鋰電材料股份有限公司(旧:江蘇長園華盛新能源材料有限公司)
第3章 全固体電池用添加剤市場
1 無機固体電解質(ガラス,ガラスセラミックス)
1.1 概要
1.2 硫化物系
1.3 酸化物系
1.4 錯体水素化物
2 有機固体電解質
2.1 概要
2.2 高分子
2.3 ゲル
2.4 分子結晶(結晶性有機物)
3 導電助剤
第4章 全固体電池部材メーカーの動向
1 三井金属鉱業
2 出光興産
3 JX金属
4 オハラ
5 三菱ガス化学
6 富士フイルム和光純薬
7 日本ゼオン
8 旭化成
9 凸版印刷
10 プロテリアル(旧 日立金属)
11 JFEケミカル
12 レゾナック(昭和電工・昭和電工マテリアルズ(旧 日立化成))
13 富士通
14 日本電気硝子
15 日本触媒
16 古河電気工業
17 住友金属鉱山
18 住友化学
19 イビデン
20 太平洋セメント
21 豊島製作所
22 キヤノンオプトロン
23 マクセルホールディング
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