イオン伝導体の材料技術と測定方法

第1章　イオン伝導材料の特性・開発動向と特性向上【有機材料：固体（ポリマー）、ゲル】

第1節　有機イオン伝導材料の研究動向と合成の設計指針

　1.　リチウム電池用固体高分子電解質の開発
　2.　リチウムイオン電池用固体高分子の今後の方向
　3.　燃料電池用固体高分子電解質の開発
　4.　太陽電池用固体高分子電解質の開発
　5.　今後の展開

第2節　カーボネート系ポリマーによるイオン伝導度の向上

　1.　ポリマー電解質の研究開発動向と実用化への課題
　2.　脂肪族ポリカーボネートのポリマー電解質への適用
　　2.1　Li+輸率
　　2.2　エーテル及びカーボネート中での7Li電子状態
　　2.3　PEC系ポリマー電解質の力学的挙動
　　2.4　Li塩のPECへの溶解性と配位モデル
　　2.5　イオン伝導度評価

第3節　イオン伝導性高分子

　1.　ポリエチレンオキシド鎖を構造にもつイオン伝導性高分子と導電機構
　　1.1　ポリエチレンオキシド鎖を構造にもつイオン伝導性高分子
　　1.2　イオン伝導性高分子の導電機構
　2.　ポリエチレンオキシド鎖を構造にもつイオン伝導性高分子のイオン導電率向上の試み
　3.　新しいイオン伝導性高分子の研究動向

第4節　超臨界二酸化炭素処理による固体高分子電解質複合材料の解離促進とイオン伝導挙動への影響

　1.　研究背景
　2.　scCO2処理によるポリエーテル/金属塩複合体のイオン伝導特性
　3.　scCO2処理によるポリエーテル/クレイ複合体のイオン伝導特性

第5節　ポリエーテル系の固体電解質

　1.　イオン伝導度の改良
　　1.1　塩の添加量増加
　　1.2　配位子の添加
　　1.3　高解離性リチウム塩への変更
　　1.4　セラミックフィラーの添加
　　1.5　コモノマーの導入
　　1.6　ポリマーの末端数の増加
　　1.7　可塑剤の添加
　　1.8　使用環境温度の上昇
　　1.9　他のイオン伝導体との複合
　　1.10　イオン伝導度の改良のまとめ
　2.　イオン伝導度以外の改良
　　2.1　耐電圧の向上
　　2.2　輸率の向上
　3.　OAロール用途での開発例
　　3.1　電子写真プリンタ
　　3.2　ヒドリンゴムの改良

第6節　高イオン導電性フッ素系ゲル電解質

　1.　フッ素系ゲル電解質の作製
　　1.1　フッ素系オリゴマー類の合成
　　1.2　フッ素系オリゴマー類のゲル化
　2.　フッ素系ゲル電解質のイオン導電率の改善と向上
　　2.1　各種Li塩導入ゲル電解質の特性
　　2.2　ビニルホスホン酸（VPA）導入ゲル電解質の特性
　　2.3　イオン性液体導入ゲル電解質の特性
　3.　フッ素系ゲル電解質の色素増感太陽電池への応用
　　3.1　ヨウ化物，イオン性液体を導入した太陽電池セル
　　3.2　逆電子移動抑制を考慮したゲル電解質の改善
　　3.3　ピリジン添加による変換効率の向上について

第7節　イオン性液体のためのゲル化剤の開発とそのゲル電解質

　1.　ゲル化剤とは
　2.　イオン性液体
　3.　イオン性液体のためのゲル化剤
　4.　イオン性液体ゲルの特徴
　　4.1　イオン性液体ゲルの強度
　　4.2　イオン性液体ゲルの熱安定性
　　4.3　イオン性液体ゲルのイオン伝導度
　　4.4　イオン性液体・炭酸プロピレン混合系ゲル
　　4.5　リチウム塩を添加したイオン性液体のゲル化


第2章　イオン伝導材料の特性・開発動向と特性向上【有機材料：液体】

第1節　イオン液体の構造と物性および電解反応への応用

　1.　イオン液体の構造と物性
　　1.1　イオン液体の構造
　　1.2　イオン液体の構造と物性との関係
　　　1.2.1　イオン液体の親疎水性
　　　1.2.2　イオン液体の融点，水素結合，粘度
　　　1.2.3　イオン液体の極性
　2.　イオン液体の電気化学的特性
　　2.1　イオン液体の導電率
　　2.2　イオン液体の電気化学的安定性（電位窓）
　3.　イオン液体中でのボルタンメトリー
　4.　イオン液体中での有機電解反応
　　4.1　ケトン類の電解還元カップリング反応
　　4.2　電解還元的脱ハロゲン化反応
　　4.3　CO2の電解還元的固定
　　4.4　有機化合物の電解酸化的カップリング反応
　　4.5　有機化合物の選択的電解フッ素化
　　4.6　導電性高分子の電解合成
　5.　無機電解への応用

第2節　イオン液体におけるカプセル化・高機能ポリマー微粒子化

　1.　イオン液体カプセル粒子
　2.　イオン液体ポリマー粒子
　3.　イオン液体・イオン液体ポリマーを表面に付与した機能性微粒子
　4.　イオン液体を含有した感温性ポリマー微粒子の合成


第3章　イオン伝導材料の特性・開発動向と特性向上【無機材料：固体（ガラス・セラミックス）】

第1節　高速イオン移動現象の基礎とそれを応用した超イオン導電材料の設計

　1.　超イオン導電体の基礎物性と結合揺らぎモデル
　2.　超イオン導電体の設計の例
　　2.1　RbAg4I5や安定化ジルコニアの合成
　　2.2　粒子のサイズとイオン伝導
　　2.3　ガラス中でのα-AgIの凍結
　　2.4　ペロブスカイト型リチウムイオン導電体の開発
　　2.5　ペロブスカイト型構造のトレランス・ファクターとイオン伝導度
　　2.6　多価イオン導電体の開発
　　2.7　コンポジット系イオン導電体とその展開
　3.　新しい観点からのイオン導電材料設計の可能性
　　3.1　結合ゆらぎモデルの観点から
　　3.2　超イオン導電ガラスの中距離構造
　　3.3　超イオン導電ガラスのネットワーク構造の膨張と平均電気陰性度
　　3.4　平均電気陰性度とガラス形成能
　　3.5　超イオン導電体における輸送熱
　　3.6　イオン導電体と光学的性質
　　3.7　イオン液体

第2節　超イオン導電体の構造・物性と結晶化学

　1.　α-AgI型構造
　2.　β-Mn型構造
　3.　蛍石型構造
　　3.1　CuI
　　3.2　ZrO2
　　3.3　CaF2
　4.　ペロブスカイト型構造
　　4.1　酸素イオン導電体
　　4.2　プロトン導電体
　　4.3　リチウムイオン導電体
　5.　NASICON型構造
　6.　β-アルミナ型構造
　7.　ホランダイト型構造
　8.　ガラス

第3節　超イオン導電体の光学的特性

　1.　光学定数，光と物質の相互作用
　2.　紫外・可視スペクトル
　3.　赤外・遠赤外スペクトル
　4.　テラヘルツ・ミリ波分光とコヒーレントイオン伝導の可能性
　5.　カラーセンター
　6.　超イオン導電ガラスの銀樹枝状晶成長

第4節　ヨウ化銀ナノ粒子の室温超イオン伝導と相転移のナノサイズ効果

　1.　ヨウ化銀超イオン伝導体
　　1.1　イオン伝導特性
　　1.2　結晶構造
　2.　ヨウ化銀ナノ粒子の作製と同定
　　2.1　合成方法
　　2.2　透過型電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscopy）
　　2.3　粉末X線回折（XRD：X-ray diffraction）測定による合成直後の結晶構造の確認
　3.　相転移挙動の解明
　　3.1　ヨウ化銀の構造相転移
　　3.2　示差走査熱量測定（DSC：Differential scanning calorimetry）
　　3.3　放射光X線を用いた温度可変粉末XRDによる構造相転移の確認温
　4.　11nmナノ粒子のイオン伝導特性
　　4.1　交流インピーダンス法と測定用プローブ
　　4.2　イオン伝導度の温度依存性
　5.　固体109Ag核磁気共鳴法（NMR：Nuclear Magnetic Resonance）によるAgIナノ粒子内でのAg+イオン挙動の観測
　6.　まとめの今後の展開

第5節　無機酸化物イオン導電体材料と薄膜化および応力センサー

　1.　Pulsed laser deposition（PLD）法による薄膜作製
　2.　無機酸化物リチウムイオン導電体薄膜のイオン伝導
　　2.1　イオン伝導測定用試料の構成
　　2.2　薄膜の経時効果
　　2.3　薄膜の熱処理効果
　　2.4　アモルファスLLTO薄膜のイオン伝導
　　2.5　珪酸リチウム系イオン導電体薄膜
　3.　応力センサー

第6節　無機固体酸イオン伝導体とその複合化

　1.　ヘテロポリ酸
　2.　オキソ酸塩
　3.　硫酸水素セシウム－リン酸水素セシウム系複合体
　4.　オキソ酸塩－ヘテロポリ酸系複合体

第7節　イオン伝導ガラス　－イオン伝導とガラス構造・評価－

　1.　通常のガラス中のイオン伝導
　2.　超イオン導電ガラス
　3.　臭化銀を含有する超イオン導電ガラスとガラス構造の評価
　　3.1　AgBr-Ag2B2O4系ガラス
　　3.2　電子状態計算による化学結合の評価
　4.　超イオン導電ガラスの特性向上

第8節　イオン伝導性ガラスセラミックス

　1.　酸化物系固体電解質
　2.　酸化物系ガラスセラミックス電解質
　3.　固体電解質の新しい応用
　4.　新しいガラスセラミックス電解質


第4章　イオン伝導性材料の応用技術　－どのように性能向上しているか？－

第1節　リチウムイオン二次電池

　1.　LIBのビジネス現状・将来展望
　2.　LIBの技術
　3.　電解液とイオン伝導
　4.　電解液とセパレータ
　5.　電解液とSEI
　6.　ゲル電解質LIBの商品化とイオン導電率
　7.　まとめ

第2節　イオン液体を用いた色素増感太陽電池

　1.　色素増感太陽電池におけるイオン液体電解液の適正条件
　　1.1　ヨウ素イオン（I－とI3－）のバルク電解液中の輸送
　　1.2　TiO2/色素/電解液の多孔構造界面におけるヨウ素イオンの輸送
　2.　イオン液体電解液の研究例
　　2.1　粘度に関する研究
　　2.2　界面との相互作用に関する研究例
　　2.3　電荷交換反応を利用した研究例（ナノコンポジット）

第3節　電気二重層キャパシタ用電解液の性能向上

　1.　電気二重層キャパシタ
　　1.1　電気二重層キャパシタの歴史
　　1.2　電気二重層キャパシタの原理と特徴
　　1.3　キャパシタセルの形状
　　1.4　キャパシタセルの構成
　　1.5　キャパシタの性能
　2.　電気二重層キャパシタ用電解液
　　2.1　電解液に求められる特性
　　2.2　一般的な電解液構成
　　2.3　アルカリ抑制機能の実現
　　2.4　耐電圧特性の向上
　　2.5　第一原理計算による電解液の耐電圧シミュレーション
　　2.6　新電解液を適用した製品の特性評価

第4節　燃料電池への応用

　1.　固体高分子形燃料電池について
　2.　フッ素系電解質膜について
　3.　フッ素系電解質膜の課題
　4.　旭化成イーマテリアルズにおける取り組み

第5節　水素ガスセンサ

　1.　オプティカル水素センサ
　2.　ゾル－ゲル法と温水処理法を用いたチタニア系オプティカル水素センサ
　3.　交互積層法を用いたリンタングステン酸系オプティカル水素センサ

第6節　イオン導電性高分子アクチュエータ

　1.　イオン導電性高分子金属複合体（Ionic Polymer Metal Composite, IPMC）
　　1.1　概要，動作原理
　　1.2　フッ素系イオン交換樹脂
　　1.3　作製法
　　1.4　異なるイオンによる動作の特徴
　2.　カーボンナノチューブ（CNT）アクチュエータ
　　2.1　概要，作製法，動作原理
　　2.2　イオンによる動作の特徴
　　2.3　CNTアクチュエータのインピーダンスモデル
　3.　イオン導電性ベース高分子アクチュエータの応用
　　3.1　バイオミメティックロボット
　　3.2　能動カテーテル
　　3.3　触覚・点字ディスプレイ


第5章　イオン伝導度の測定方法

　1.　イオン伝導度の測定手法
　　1.1　分極とイオン伝導
　　1.2　交流インピーダンス法によるイオン導電率測定
　　1.3　インピーダンス測定装置
　　1.4　交流ブリッジ法
　　1.5　直流ステップ法
　　1.6　直流法
　2.　液体のイオン伝導度測定法
　3.　固体のイオン伝導度測定法
　　3.1　イオン伝導性固体の評価手順
　　3.2　イオン伝導か電子（ホール）伝導か分からない場合
　　3.3　伝導イオン種が分かっている場合
　　3.4　試料の調整
　　3.5　電極の種類
　　　(1)　可逆金属電極
　　　(2)　可逆ガス電極
　　　(3)　イオンブロッキング電極
　　　(4)　電子ブロッキング電極
　　3.6　電極の形状
　　　(1)　柱状２端子電極
　　　(2)　柱状４端子電極
　　　(3)　板状２端子電極
　　　(4)　３端子ガード電極
　　　(5)　薄膜用クシ状電極
　　3.7　測定セルと配線
　4.　イオン輸率の測定方法
　　4.1.　イオン伝導度と電子伝導度の分離
　　　(1)　Tubandt法
　　　(2)　起電力法
　　　(3)　Hebb-Wagnerの直流分極法
　　　(4)　気相平衡の利用（不定比性酸化物の場合）
　　　(6)　電子ブロッキング法
　　　(7)　その他の輸率測定法
　5.　複合体・不均一系のイオン伝導度
　　5.1　不均一系のイオン伝導度を表す式
　6.　まとめとイオン伝導度の基本的問題
　7.　補遺　電気回路と複素インピーダンス
　　7.1　回路要素のインピーダンスと等価回路表示
　　7.2　応答関数と複素アドミッタンスの一般理論