リチウム電極の技術資料集、2025/2026 全固体セル、双極子セル、リチウム硫黄セル ~with ドライ電極 and 伝導パス~
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- 発行所:S&T出版(株)
◆ 書籍概要 ◆
◇正極材は新たな硫黄正極のみを扱い、負極材はLTO、NTO、シリコン系とリチウム・メタルを取り上げた。 ◇過渡的で結論の出ていない、評価の定まらない組合せも多く取り上げた。 発刊日:2025年11月25日 体 裁:CD-R(PDF形式628頁、580カラースライド+解説) 発行所:S&T出版(株) ※この商品はNTSから書店様へ卸すことはできません ■調査・執筆 菅原 秀一 ■主な目次 §1.リチウムイオン電極と電池の概要 §2.EVなど実用電池の特性レベル(2025) §3.固体電解質の種類、特性と液系との比較 §4.セルを構成するイオンと電子伝導Pathの形成 §5.全固体電池の実用化への現状と課題 §6.負極材の多様化と選択 §7.(リチウム負極/硫黄正極系)電池の理論、構成と可能性 §8.硫黄系固体電解質の化学特性と安全性 §9.新たな電極設計と乾式プロセスへの移行 §10.双極子セルと固体電解質による電極の構成 §11.まとめ
◆ 詳細目次 ◆
§1.リチウムイオン電極と電池の概要 1.1 リチウムイオン電池の基本構成と電気化学 1.2 電池の充放電特性、エネルギーとパワー 1.3 製造プロセスと原材料、部材と工程 1.4 良い電極板とは、セル設計との整合 §2.EVなど実用電池の特性レベル(2025) 2.1 正極材の特性(Ah&V)と電池の特性レベル 2.2 EV実装電池(セル)と組電池(モジュール)の特性 §3.固体電解質の種類、特性と液系との比較 3.1 液系電解質と固体電解質の異差、電気二重層とイオン輸率 3.2 固電解質の種類と基礎特性、硫化物系と酸化物系その他 3.3 固体電解質の耐電圧(Redox Window)への期待 3.4 固体電解質と全固体電池に関する企業の動向 §4.セルを構成するイオンと電子伝導Pathの形成 4.1 正極材/固体電解質/負極材、接触と非接触 4.2 イオン伝導Path形成へのアイデア 4.3 固体電解質/イオン媒体/正・負極材 4.4 正・負極材の電子伝導とイオン伝導 §5.全固体電池の実用化への現状と課題 5.1 全固体リチウムイオン電池へのロードマップ 5.2 開発事例と企業動向(1) 5.3 開発事例と企業動向(2) 5.4 セル設計と電極面積のモデル §6.負極材の多様化と選択 6.1 非炭素系のチタン酸リチウムLTO負極材(1) 6.2 LTO負極材(2)、充放電特性 6.3 新NTO、ニオブ・チタン負極材 6.4 その他開発系の負極材 6.5 SiおよびSiOx/C負極材の概要 6.6 SiO系開発の経緯、2019~ 6.7 SiとSn合金系負極材、実用域の見定め 6.8 SiOx/C負極の実用化 6.9 SiOx/C負極のバインダー選択 6.10 SiOx/C系の応用展開 §7.(リチウム負極/硫黄正極系)電池の理論、構成と可能性 7.1 非遷移元素の正極と負極の組合せ 7.2 (リチウム負極/硫黄正極)の電極反応 7.3 電極動作域の拡大、二次元から三次元へ 7.4 最近の開発成果と文献紹介 7.5 バインダーレスの電極構成 7.6 性能目標レベルと可能性 7.7 硫黄原料ソースの可能性 §8.硫黄系固体電解質の化学特性と安全性 8.1 硫化物と硫化水素の化学 8.2 化学物質規制と研究開発 8.3 硫化物系固体電解質と全固体電池 8.4 全固体電池の硫化水素対策 §9.新たな電極設計と乾式プロセスへの移行 9.1 良い電極板とは、バインダーの役割 9.2 バインダーの高分子化学、Tg、Tm、と電気化学 9.3 現行のポリマーバインダー、メーカーと開発動向 9.4 PVDFバインダー、PFOA&PFOSの誤解と理解 9.5 電極板製造の転換、湿式プロセスから乾式へ 9.6 乾式プロセスの開発段階(1)、グローバルな動向 9.7 乾式プロセスの開発段階(2)、PTFEフィブリル化法 9.8 まとめ、乾式プロセスへの期待 §10.双極子セルと固体電解質による電極の構成 10.1 単極子と双極子セルの比較、液絡防止構造ほか 10.2 固体電解質とイオン移動パス、合理的方法は 10.3 固体電解質と双極子セル(1)、構造の合理化 10.4 固体電解質と双極子セル(2)、特許情報ほか 10.5 双極子セルの実績と今後の開発 10.6 まとめ、組合せと新たな期待 §11.まとめ A)電池と周辺の技術分野(1) 役割分担と担当する項目 B)電池と周辺の技術分野(2) 技術情報の相互伝達 C)JIS C 8715-2、品質計画と工程管理 参考資料一覧 著 者 紹 介
刊行にあたって
本書は「リチウムイオン電極の構成、特性と新たなプロセス」、S&T出版(株)(2024年11月刊行)の改訂版(※編集部注:更新版ではありません。前書と比較し、図表・解説の追加や削除があります)に相当する。一年も経たない間に改訂とは、前書の内容が不備であったのか、或いはこの間の技術が著しいかの何れかであろう。筆者の意識としては、何れも含まれる。特に“電極”と言うリチウムイオン電池の機能を担う部分を、書籍として調査・執筆を行うには新たな工夫が必要であり、単にページ数の多い本にしたのでは、読者に内容が伝わり難いとの思いがあった。 本書の技術的な内容であるが、現行の電解液系リチウムイオン電池を否定はしない。しかしながら電解液系の限界は既に見えている。固体電解質への転換や、同時に双極子(バイポーラー)セル化を電極の乾式化(ドライプロセス)で合理化しなければならない。既に古典となった湿式電極のプロセスは、これで新たなギガセル工場を建てても、コストダウンのネックにしかならない。 “電極”と言いながら、肝心の正極材は新たな硫黄正極のみを扱い、逆に負極材はLTO、NTO、シリコン系とリチウム・メタルを取り上げた。正極材の高性能化はほぼ一段落し、電池(セル)としてのパワー特性(W/Kg、W/L)や、サイクル特性のアップは、負極材の選定と使いこなしがポイントであろう。 過渡的で結論の出ていない、評価の定まらない組合せも多く取り上げた。理論値とは言いながら、かなり無理な内容もあるが、読者の討論のきっかけになれば幸いである。 (菅原秀一)
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