リチウムイオン電極の構成、特性と新たなプロセス
~バインダー、正・負極材への適応、バイポーラーとドライ化~

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略称
リチウムイオン電極
商品No
bk2684
発刊日
2024年11月11日(月)
ISBN
978-4-911146-06-4
体裁
A4判 カラーコピー製本 309頁
価格
99,000円 (本体価格:90,000円)
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S&T出版(株)
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著者
調査・執筆 菅原秀一
特別寄稿  鈴木孝典
企画・編集 S&T出版(株
趣旨
・電極バインダー、酸化・還元に耐えてご苦労さま、そろそろ..
・LFP→水系塗工、NCM→粉体塗装、全固体→Fiber Fibrillation が本命か?
・ドライプロセスは生産性が普及の鍵
・全固体電池はドライプロセスと相性がよさそう
・全固体電池は原理的にバインダーは不要、だが別の難問があって..
・固体電解質とバイポーラー、掛け算か足し算か、今後に期待..
・連続体電極のリチウム硫黄電池、500Wh/kgレベルは可能か..

 本書は現行のリチウムイオン電池の製造、その主要部である電極板の製造過程における、バインダー(接着材、結着材)を中心とした、化学材料とプロセス技術と、その新たな展開を扱う。
 1991年にソニー(株)によって創造された“リチウムイオン電池”は、33年後の現在、EVを始めグローバルな、モバイル電源のほぼ全てを担うに至った。しかし2024夏現在、あれほど勢いがあったEVと、EV用電池の生産量が、火が消えた様に低下した。特に欧米においてその状況が著しいが、順調な生産を継続する中国においても、その内容は特に原材料のコスト構成において、劇的な変化が見える。
 EVの普及には電池コストが最大の障壁である、これはこの十数年言われ続けて来た。コストは正極材の問題であろうと考えていたが、意外にも正極バインダーであるふっ素ポリマー(PVDF)にも降りかかって来た。コバルトフリーの鉄リン酸リチウムLFP正極材への、大幅なシフトは、安価な水系バインダーの採用と相まって、PVDFのサプライへの警戒論が出て来た。
 元よりバインダーは発電要素はなく、無ければないで済む存在である。同時に使用される溶剤NMPも、リサイクルコストも含めて、コストアップの原因である。
 筆者は1991年からバインダーに携わって来たが、上記の様な自己矛盾の意識は常にあった。今後の全固体電池を含む、リチウムイオン電池の更なる進展の為には、(湿式)バインダーを解消して乾式プロセスに移行し、更にはバイポーラー(双極子)電極によって、比容量Wh/(Kg、L)の大幅なアップの可能性を探りたい。
 第4、5章で取り上げた、全固体電池とリチウム硫黄電池は、これまでの電解液とは次元の異なるバインダーや、イオン伝導パスと更には、電気伝導路を形成する、困難な課題に突き当たっている。電解液系バインダーの技術経験が活きる部分、全く役に立たない部分が混在している。明確な回答はないが、情報を整理して提供したい。
 今回、特別寄稿をお願いした鈴木孝典氏は、筆者と同じ呉羽化学工業(株)(現 (株)クレハ)の技術系OBで、電池材料とバインダーの開発営業を共に担当した仲でもある。現在はドライプロセス開発の第一人者である。
 電池メーカーにとっては、汚れ仕事の湿式バインダーと電極製造は、余り手を出したくない部分である。この辺の問題解決に、化学系OBが多少なりとも、お役に立てばと、データを集め解説を試みた。なお個々のメーカーの技術ノウハウにわたる部分もあり、多少歯切れの悪い点はご容赦願いたい。
   (「はじめに」菅原秀一)
書籍の内容

第1章 (基礎)電解液系リチウムイオン電池の電極バインダー --- 1
1.1 バインダーの役割と求められる特性(1)セルの構成、接着と結着 --- 1
1.1.1 リチウムイオン電池の特徴、1991~ --- 2
1.1.2 電極の断面図 --- 2
1.1.3 バインダーによる活物質の接着・結着状態 --- 2
1.1.4 PVDFバインダーの接着強度、負極炭素/銅箔 --- 3
1.1.5 各種バインダーポリマーの構造と配合 --- 3
1.1.6 導電助剤とバインダー、機能の発現 --- 3
1.1.7 ポリマーのガラス転移点Tgと融点Tm --- 3
1.1.8 バインダーポリマーの耐熱性アップ --- 4

1.2 バインダーの役割と求められる特性(2)湿式プロセスにおける塗工工程 --- 9
1.2.1 極板の塗工パターン(正負、両面) --- 9
1.2.2 電極板の断面と塗工欠陥 --- 9
1.2.3 PVDFの溶解性と膨潤度 --- 9
1.2.4 溶剤とポリマーのSP、相互溶解関係 --- 10
1.2.5 PVDFホモポリマーの溶解度(35℃) --- 10
1.2.6 正負極材の真比重、T比重、P比重、空隙率%@P --- 10
1.2.7 バインダーの樹脂濃度と粘度の関係 --- 10
1.2.8 PVDFの重合度とバインダー溶液 --- 11
1.2.9 高分子量タイプPVDFバインダー(Solef(r)) --- 12
1.2.10 塗工スラリーの粘度と固形分モデル --- 17
1.2.11 リチウムイオン電池の製造全工程 --- 17
1.2.12 製造設備と工程費(大型セルの製造) --- 18
1.2.13 全工程の原料、部材との関係 --- 18
1.2.14 リチウムイオン電池製造、原材料と工程(1) --- 21
1.2.15 リチウムイオン電池製造、原材料と工程(2) --- 21
1.2.16 リチウムイオン電池生産の分業 --- 22
1.2.17 ポリマーと媒体(1 物理化学特性) --- 22
1.2.18 バインダーポリマーと媒体(2 コスト) --- 22

1.3 電気化学的な環境、充放電と酸化・還元 --- 27
1.3.1 電解液中の電位分布 φ(x) --- 27
1.3.2 バインダーに対する物理・化学的な作用 --- 28
1.3.3 PVDFの酸化、還元(分子軌道計算) --- 30
1.3.4 電解液のHOMO、LUMOと電極電位 --- 30
1.3.5 有機電解液のHOMO、LUMO eV(文献値) --- 30
1.3.6 汎用有機電解液の電気分解領域 --- 33
1.3.7 各種電解質の特性 各種電解質の特性を電解質メーカーのサイクリックボルタンメトリーCVのデータから紹介する。 --- 33
1.3.8 導電性バインダーとドーピング --- 35
1.3.9 導電性ポリアニリンのHOMO、LUMO --- 35

1.4 正極材の種類とバインダー、溶剤系vs.水系 --- 37
1.4.1 電池製造とバインダー、技術情報 --- 37
1.4.2 正・負極電極のバインダー、選択と集中 --- 38
1.4.3  正極材の選択と電極バインダーの選定 --- 38
1.4.4 電極バインダーの現状と展開、2022~ --- 38
1.4.5 バインダーメーカーと関連業界(国内) --- 42
1.4.6 バインダーメーカーと関連業界(欧米) --- 42
1.4.7 電池活物質のpH値(水浸漬、40℃) 1997~ --- 43
1.4.8 活物質の水による溶出と吸水率 --- 43
1.4.9 NCAハイニッケル二元系正極材のデータ --- 45
1.4.10 LIBODE社のNCA正極材、化学組成 --- 46
1.4.11 NMC三元系正極材、日亜化学(株) --- 46
1.4.12 NC二元系正極材の液相(バッチ)合成反応 --- 47
1.4.13 NMC三元系正極材のモルフォロジーとバインダー --- 48
1.4.14 LNMCO 三元系正極材 --- 48
1.4.15 電極表面SEM(プレス後) --- 49
1.4.16 正極電極板の特性向上、バインダーとの関係 --- 49

1.5 負極材の種類とバインダー、溶剤系vs.水系 --- 51
1.5.1 水系バインダーとしてのポリマーラテックス --- 51
1.5.2 正極材の真比重と電極密度 --- 52
1.5.3 バインダーポリマーの融点(乾燥後) --- 54
1.5.4 ポリマーラテックスの製造 --- 55
1.5.5 SBR共重合体の構造および添加成分 --- 56
1.5.6  増粘剤CMC-Na、メーカーとグレード --- 56
1.5.7 バインダー用ポリマーラテックスの配合例 --- 56
1.5.8 水系塗工による負極板製造とコスト低減 --- 59
1.5.9 水系バインダーセル評価(PVDFとの比較) --- 60
1.5.10 水系バインダーセル評価(PVDFとの比較) --- 60
1.5.11 負極材の膨張率とバインダー --- 61
1.5.12 ポリイミド、ポリアミド・イミド系バインダー --- 61
1.5.13 PAI ポリアミドイミド、PI ポリイミドの高分子化反応 --- 61

第2章 (応用)電解液系リチウムイオン電池の電極バインダー --- 70
2.1 バインダーに関する直近12ヶ月の開発動向 --- 71
2.1.1 バインダー、直近12ヶ月の企業動向 --- 71
2.1.2 電極バインダーに関する動向、~2023 --- 72
2.1.3 電極バインダーの現状と展開、2022~ --- 72
2.1.4 セルの材料、部材の構成例(20Ah、74Wh) 重量% --- 76

2.2 正極材の二極分化と選択、LFPとNMC三元系 --- 77
2.2.1 正極材の選定と特性、NMC811とLFP --- 78
2.2.2 コバルトフリー正極材の比較(Ah) --- 78
2.2.3 製品セルの比容量(1)、LFP、LFMPとNMC --- 80
2.2.4 製品セルの比容量(2)、LFP、LFMPとNMC --- 80
2.2.5 コバルトフリー正極材の比較(データ) --- 83
2.2.6  製品セルにおける比容量、LMFPほか --- 84
2.2.7  正極材の比較、NMC811とLFP --- 84
2.2.8 LFPの改良モルフォロジー --- 85
2.2.9 中国におけるLFP正極材の生産、GGII --- 86
2.2.10 BYD社のLFP正極材電池とバス --- 86

2.3 負極材の多様化とバインダーの選択、炭素系とシリコン系 --- 87
2.3.1 炭素系とバリエーション --- 88
2.3.1.1 リチウムイオン電池における正極と負極、主役と脇役 --- 88
2.3.1.2 炭素系負極の構造模式図 --- 89
2.3.1.3 炭素・黒鉛系負極材の異方性と特性 --- 89
2.3.1.4 各種負極材の理論容量 --- 92
2.3.1.5 負電極層の放電容量mAh/cm3(データ) --- 92
2.3.1.6 負電極層の放電容量mAh/cm3(グラフ) --- 92
2.3.1.7 高容量負極材の化学式と理論容量 --- 95
2.3.1.8 負極材の選択とパワーvs. エネルギー特性 --- 95
2.3.1.9 負極材の選択とセルの安全性 --- 95
2.3.2 LTOとNTO系 --- 98
2.3.2.1 非炭素系負極材 --- 99
2.3.2.2 NTO、LTOとC6の理論容量 --- 100
2.3.2.3 LMO正極/LTO負極セルの充放電過程 --- 100
2.3.2.4 負極セルの反応 --- 102
2.3.2.5 LTOとNTOの開発状況、2000~2023 --- 102
2.3.2.6 (引用)(株)東芝のNTO負極材、2023 --- 103
2.3.2.7 (引用)(株)東芝のNTO負極セル --- 103
2.3.2.8 NTO(TiNb2O7)の充電理論容量 --- 107
2.3.2.9 負極材の容量アップとセルの重量(試算1) --- 108
2.3.2.10 負極材の容量アップと(正+負)極材の重量(試算1データ) --- 108
2.3.2.11 負極材の容量アップとセルの比容量(試算2グラフ) --- 109
2.3.2.12 負極材の容量アップとセルの比容量(試算2データ) --- 109
2.3.2.13 チタンTi系負極材の特性 --- 110
2.3.2.14 負極材の理論容量と比重(比容)のマップ --- 111
2.3.2.15 負極材の理論容量と比重(比容)のデータ --- 112
2.3.2.16 LTO、NTO及び比較負極材の理論容量 --- 112
2.3.2.17 正・負極材の、LFP、LTOとNTO --- 112
2.3.3 SiO系(1)2019年代の開発 --- 118
2.3.3.1 Si/SiO-C/G系負極材の開発グレードリスト2019 --- 118
2.3.3.2 AUO社 Si-C Anode ANSY-060N --- 119
2.3.3.3 SiO/Graphite mixture GS Yuasa 2018 --- 119
2.3.3.4 2019年代の純Si負極材の開発研究 --- 121
2.3.3.5 産総研のSiO負極材と電極板構成 --- 122
2.3.3.6 SiO負極材特許、産総研 願2018-031293 --- 122
2.3.3.7 負極バインダー樹脂の比較、東レ(株) --- 123
2.3.3.8 東レ(株)のポリイミドバインダー、資料2013 --- 123
2.3.4 SiO系(2)実用化ステップ --- 124
2.3.4.1 SiO負極材、国内メーカー2023 --- 124
2.3.4.2 SiO負極材の製造方法と特性、信越化学 --- 125
2.3.4.3 SiO負極材の製造方法と特性、信越化学 --- 125
2.3.4.4 SiO負極材特許、負極の容量~2000mAh/g --- 126
2.3.4.5 SiO負極材特許、負極の容量~2000mAh/g --- 126
2.3.4.6 SiO負極材特許、電極バインダーは水系 --- 127
2.3.5 2,000mAhレベル負極材の効果 --- 127
2.3.5.1 高容量負極材の効果(1)正・負極材重量 --- 128
2.3.5.2 液系セルにおける電極構成と電解質溶液1.2Mの分布 --- 128
2.3.5.3 高容量負極材の効果(2)比容量試算 --- 130
2.3.5.4 SiO系負極材の位置付け、mAh/g --- 130
2.3.5.5 Ragone Plot、エネルギーとパワー --- 130
2.3.6 負極電位に関する基礎データ --- 133
2.3.6.1 元素の電気伝導度 Ω・m --- 133
2.3.6.2 負極材の電位vs.Li/Li+の推移 --- 134
2.3.6.3 初充電操作と脱ガス、SEI形成 --- 134
2.3.6.4 反応電極電位(水素基準とリチウム基準) --- 135
2.3.6.5 鉄の電気化学(水系と有機系) --- 135

2.4 フッ素系バインダーとフッ素系ケミカルの環境問題 --- 136
2.4.1 PVDFバインダーに関する動向、~2021 --- 137
2.4.2 PVDFメーカーの製品と増産計画 --- 137
2.4.3 PVDFの原料(モノマー)のサプライ・チェーン --- 138
2.4.4 正極のバインダーとNMPの使用量、NMC811 --- 141
2.4.5 正極のバインダーとNMPの使用量、LFP --- 142
2.4.6 溶剤NMPの合成ルート --- 144
2.4.7 PFAS(PFOSとPFOA)の総称 --- 144
2.4.8 PFASと代替フロンやGHGとの関係 --- 145

第3章(展開)バインダーレス、ドライプロセスとバイポーラー --- 146
3.1 バインダーレスの電極板製造 --- 146
3.1.1 究極はバインダーレスの電極板 --- 147
3.1.2 湿式塗工した電極板の不良、ボイドと残溜歪 --- 147
3.1.3 電極板の断面と塗工欠陥 --- 147
3.1.4 電極板の塗工>乾燥における相対効率モデル --- 147
3.1.5 ポリマー系材料のハイブリッド化として --- 148
3.1.6 ポリマーゲルをセパレータとした例 --- 148

3.2 ドライプロセスによる電極板製造 --- 152
3.2.1 乾式プロセスへの取り組、2022-23 --- 152
3.2.2 欧州のドライプロセス開発(1) --- 153
3.2.3 欧州のドライプロセス開発(2) --- 153
3.2.4 特許国際分類IPC、ドライ電極製造 --- 155
3.2.5 ドライ電極製造、マクスウエル社特許(1) --- 156
3.2.6 ドライ電極製造、マクスウエル社特許(2) --- 156
3.2.7 ダイキン工業(株)のドライプロセス --- 157
3.2.8 米AMB社の乾式プロセス --- 158
3.2.9 (株)東芝のSCdEプロセス、2023 --- 158
3.2.10 (引用)GSyuasaの静電塗装セパレータ --- 159
3.2.11 エレクトロスピニング(紡糸) --- 159
3.2.12 エレクトロスピンPVDFファイバー --- 160
3.2.13 日本ゼオン(株)の電極板製造、ドライプロセス(1) 引用 --- 160
3.2.14 日本ゼオン(株)の電極板製造、ドライプロセス(2) 引用 --- 161

3.3 バイポーラー(双極子)セル --- 162
3.3.1 電池(セル)の基本構成 --- 163
3.3.2 単極子セルの電極構造 --- 163
3.3.3 双極子(バイポーラー)型リチウムイオン電池(セル) --- 163
3.3.4 双極子(バイポーラー)セルの構成(1) --- 166
3.3.5 双極子(バイポーラー)セルの構成(2) --- 166
3.3.6 双極子型リチウムイオン・セル構成(3) --- 166
3.3.7 双極子セルと正・負極材の選択(1) --- 168
3.3.8 双極子セルと正・負極材の選択(2) --- 169
3.3.9 双極子(バイポーラー)セルのユニット(1 通電可能) --- 171
3.3.10 双極子(バイポーラー)セルのユニット(2 通電不可) --- 171
3.3.11 バイポーラーセルの製品事例 --- 173
3.3.12 バイポーラー型ニッケル水素電池、PEVE --- 173
3.3.13 (引用)バイポーラー型NiMHセル --- 174

第4章 (転換)全固体リチウムイオン電池とイオン伝導パスの形成 --- 175
4.1 直近12ヶ月の各社の開発動向 --- 176
4.1.1 全固体電池に関する、直近12ヶ月の情報 --- 177
4.1.2 全固体電池への参入企業(パターン) --- 177
4.1.3 全固体電池の開発(1)自動車メーカー --- 179
4.1.4 全固体電池の開発(2) 既存電池メーカー --- 179
4.1.5 BEV用途の全固体電池、Q2/2023 --- 181
4.1.6 自動車用全固体電池、開発情報(2)発売時期一覧 --- 182
4.1.7 課題 BEVの安全性規格の制定と運用 --- 182
4.1.8 mini全固体セルは“蓄電池”ではない --- 185
4.1.9 MLCCとmini全固体セル、境界はない --- 185

4.2(A) 固体電解質、硫化物系と酸化物系(その1) --- 187
4.2.1 液系電解液(質)から全固体電解質 --- 187
4.2.2 何故に “ 全固体電池 ”か --- 188
4.2.3 酸化物系全固体電池の開発、2022-23 --- 189
4.2.4 硫化物系全固体電池の開発、2022-23 --- 189
4.2.5 硫化物系全固体電池の特性例(日立造船(株)) --- 191
4.2.6 硫化リチウムの合成と電解質の製造(出光興産(株)) --- 192
4.2.7 三井金属工業(株)のA-SOLiD(R) --- 192
4.2.8 固体電解質と比較物質の特性 --- 193
4.2.9 電解質のイオン伝導度(理化学値) --- 194
4.2.10 電解質のイオン伝導度(デバイス値) --- 194
4.2.11 温度換算、1,000T-1vs.℃ --- 194
4.2(B) 固体電解質、硫化物系と酸化物系(その2) --- 197
4.2.12 主な固体電解質の化学式と特性、2024 --- 197
4.2.13 固体電解質の特性と化学式量 --- 198
4.2.14 ハイドライド系固体電解質 --- 200
4.2.15 LLZーMg、Sr 日本特殊陶業(株) --- 200
4.2.16 酸化物系固体電解質LLZ、2007オリジナル --- 201
4.2.17 電解液系の界面電気二重層(抵抗成分) --- 201

4.3 全固体セルの構成、イオン伝導系と電子伝導系 --- 202
4.3.1 固体電解質と正極材との界面形成 --- 203
4.3.2 固体電解質と負極材との界面形成 --- 203
4.3.3 液体電解質リチウムイオン電池の構成 --- 204
4.3.4 NEDOの全固体電池ロードマップ --- 204
4.3.5 日立造船(株)の全固体電池 --- 205
4.3.6 TOYOTAの全固体電池への取り組み 2017-2018 --- 206
4.3.7 TOYOTA Wet Process for ASSC (1) --- 206
4.3.8 TOYOTA Wet Process for ASSC (2) --- 206
4.3.9 LLZ(正方晶)固体電解質のモルフォロジーと電極化 --- 208
4.3.10 酸化物系固体電解質セルの放電挙動@60℃ --- 209
4.3.11 固体粒子間のLi+移動、模式図 --- 211
4.3.12 固体電解質と正・負極材の相互関係 --- 211
4.3.13 固体粒子間の接触界面、模式図 --- 213
4.3.14 傾斜構造(固体)電解質電極板(1) --- 213
4.3.15 傾斜構造(固体)電解質電極板(2) --- 214
4.3.16 固体電解質セル、イオン伝導パスの形成(1) --- 215
4.3.17 固体電解質セル、イオン伝導パスの形成(2) --- 215
4.3.18 全固体リチウムイオン電池 構成案1 --- 218
4.3.19 全固体リチウムイオン電池 構成案2 --- 218
4.3.20 正負極活物質と固体電解質の界面 A,BandC --- 219
4.3.21 イオン性液体の利用 --- 220
4.3.22 イオン性液体の電位窓 --- 221
4.3.23 PVDFのTg(-36℃)と応用範囲 --- 221

4.4 正・負極材の電気伝導とイオン伝導 --- 222
4.4.1 正極材の電気伝導率(mS/cm) --- 222
4.4.2 正・負極材の電導度(S/cm) --- 222
4.4.3 正・負極材のLi+拡散係数(cm2/sec) --- 222
4.4.4 S/cm vs.DLi+cm2/sec --- 225
4.4.5 S/cm vs.DLi+cm2/sec データ --- 225
4.5 半固体と全固体セル --- 226
4.5.1 半固体電解質電池の開発、2022-23 --- 226
4.5.2 バインダーレスの“クレイ型”電池、京セラ(株) --- 227
4.5.3 APB(株)、三洋化成工業(株)のAPB --- 228

4.6 正極材の表面変性、固体電解質対応(東北大ほか) --- 229
4.6.1 東北大学の研究成果紹介(1) --- 229
4.6.2 東北大学の研究成果紹介(2) --- 230
4.6.3 東北大学の研究成果紹介(3) --- 230
4.6.4 正極材表面のコーティング、特許例 --- 231
4.6.5 全固体セルの界面関係参考文献、2024国内(1) --- 231
4.6.6 全固体セルの界面関係参考文献、2024国内(2) --- 232
4.6.7 液体電解質と固体電解質の併用、研究例紹介 --- 232

4.7 液体電解質 vs.固体電解質、 メリット&デメリット --- 233
4.7.1 電解質(固体、液体)と比較物質の特性(グラフ) --- 233
4.7.2 電解質(固体、液体)と比較物質の特性(データ) --- 235
4.7.3 Li+の電気量。FaradayとCoulomb --- 235
4.7.4 全固体電池燃えない、電解液燃える!? --- 236
4.7.5 電解液系電池の発火、何が燃えているか(1) --- 236
4.7.6 EV電池の発火、何が燃えているか(2) --- 237

4.8 (資料)硫化物系固体電解質セルのバインダー --- 238
4.8.1 硫化物系全固体セルのバインダー事例(1)、2019トヨタ特許公開 --- 239
4.8.2 硫化物系全固体セルのバインダー事例(2)、2024トヨタ特許公開 --- 239
4.8.3 硫化物系全固体セルのバインダー事例、2019トヨタ特許出願 --- 240
4.8.4 溶剤MIBKの特性と法規制 --- 240

第5章 (異変)リチウム硫黄電池とプラダイムシフト --- 241
5.1 非遷移元素の正極と負極の組合せ --- 241
5.1.1 S8硫黄正極材とリチウムメタル負極(Ahグラフ) --- 242
5.1.2 正極材の化学式、理論容量と実用容量 --- 243
5.1.3 各種負極材の理論容量 --- 243
5.1.4 硫黄 Sulfur の基本物性 --- 243
5.1.5 硫黄系正極剤の充放電反応、電子系 --- 243
5.1.6 硫黄系正極によるリチウムイオン電池、技術の構成 --- 243
5.1.7 LiSuセルの電極反応(1 S8硫黄) --- 247
5.1.8 LiSuセルの電極反応(2 比較) --- 248
5.1.9 計算の課程1、FaradayとCoulomb --- 248
5.1.10 計算の課程2、正極と負極材の理論容量 --- 249
5.1.11 リチウムメタル負極の利用率向上、三次元化 --- 250
5.1.12 充放電可能な Cell VOLUME、イメージ図 --- 250
5.1.13 リチウムメタルと炭素の比較 --- 250
5.1.14 (NMC/炭素)と(硫黄/リチウム)の比較、(正+負)極重量モデル --- 251
5.1.15 LiSuセル(10Ah)の比容量比較(グラフ) --- 251
5.1.16 LiSuセル(10Ah)の比容量比較(計算過程) --- 252
5.1.17 リチウム硫黄電池の欠点と克服 --- 255
5.1.18 技報引用、リチウムメタル負極の界面 --- 256
5.1.19 文献紹介、リチウムをプレドープした硫黄正極 --- 256
5.1.20 文献紹介、ガーネット型LLZとリチウム金属 --- 256
5.1.21 文献紹介、FBテクニカルニュース --- 256
5.1.22 文献紹介、(リチウムメタル/固体電解質)界面の短絡 --- 257
5.1.23 硫黄とリチウムメタルの基礎特性 --- 260
5.1.24 S8硫黄正極材とリチウムメタル負極(Ahデータ) --- 260

5.2 バインダーレスの電極構成 --- 261
5.2.1 (リチウム・硫黄/LiSu)研究の動向、液体系と固体系 --- 261
5.2.2 バイポーラー全固体LiSuセル、正・負極の構成(1) --- 262
5.2.3 バイポーラー全固体LiSuセル、正・負極の構成(2) --- 263
5.2.4 LiSu固体電解質系電池の構成(1) --- 263
5.2.5 LiSu電解液系電池の構成(2) --- 264
5.2.6 リチウム硫黄電池の電極構造例 --- 264
5.2.7 双極子リチウムイオン電池(3ユニット例) --- 265
5.3 目標レベルと可能性 --- 266

5.3.1 硫黄系正極セル GSyuasa --- 266
5.3.2 GSユアサ(株)のリチウム・硫黄電池 --- 266
5.3.3 各社の試作リチウム硫黄電池(GSyuasa、SSB、Factrial) --- 267
5.3.4 5V系正極と硫黄系正極材のコスト試算、(Ah,Wh) --- 269
5.3.5 硫黄系高容量正極の目標 --- 270
5.3.6 S8硫黄正極とメタル負極の組合せ(Kg)、10Ah --- 271
5.3.7 S8硫黄正極とメタル負極の組合せ(L)、10Ah --- 271

5.4 非水溶媒による正・負電極の作製 --- 273
5.4.1 液体アンモニア溶液による(リチウム/硫黄)正極の作成プロセス --- 274
5.4.2 液体アンモニア溶液による(リチウムメタル)負極の作成プロセス --- 274
5.4.3 液体アンモニアに対するリチウムと硫黄の溶解(グラフ) --- 275
5.4.4 液体アンモニアに対するリチウムと硫黄の溶解(データ) --- 275
5.4.5 酸化物系固体電解質LLZと液体アンモニア --- 276

5.5 参考資料 国内の研究動向 --- 277
5.5.1 62th電池討論会、LiSu(1) --- 277
5.5.2 62th電池討論会、LiSu(2) --- 278
5.5.3 64th(2023)電池討論会、研究分野 --- 278
5.5.4 64th電池討論会、LiSu(2) --- 279
5.5.5 64th電池討論会、リチウムメタル負極 --- 279
5.5.6 論文紹介、S.Seki(工学院大学) --- 280

第6章 (改革)電極板製造のドライ化と生産性向上 --- 281
6.1 現行プロセス(ウエットプロセス) --- 281
6.1.1 ウエットプロセスの利点 --- 283
6.1.2 ウエットプロセスの問題点 --- 283
6.1.3 ドライプロセスのメリット --- 284
6.2 ドライプロセスの種類 --- 285
6.2.1 Polymer Fibrillation --- 285
6.2.2 Dry Spraying Deposition --- 286
6.2.3 Vapor Deposition --- 287
6.2.4 Hot Melting and Extrusion --- 287
6.2.5 3D Printing --- 287
6.2.6 Direct Pressing --- 288
6.2.7 Clay --- 288
6.3 ドライプロセスの現状 --- 289
6.3.1 テスラ4680電池の電極 --- 289
6.3.2 日産自動車の全固体電池 --- 290
6.3.3 フォルクスワーゲン(VW)のドライプロセス --- 291
6.3.4 日本ゼオンのドライプロセス --- 291
6.3.5 LGESのドライプロセス --- 291
6.4 ドライプロセスとバインダー --- 292
6.4.1 PTFE --- 292
6.4.2 粉体塗装用バインダー --- 293
6.5 ドライプロセスの生産性 --- 295
6.6 おわりに --- 296

第7章 まとめ --- 299
7.1 今後の高性能化、10Ahレベルのセル --- 299
7.2 リチウムイオン・セルの特性向上、Ragone Plot --- 300
7.3 ドライプロセス化のコストダウン効果 --- 301

成書と参考資料一覧 --- 303

謝辞と執筆後記 --- 308

著 者 紹 介 --- 309

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