リチウム電池評価（技術書籍S1583）
| ★なぜ評価結果が安定しないのか？ 同じ材料なのにどうして性能に差が出る？ ★ＥＶ(電気自動車)に求められる電池の評価・試験法を収録！ |
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S1583書籍 自動車用途へ向けた |
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《販売》企業研修協会 《発行》技術情報協会 |
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●発刊：２０１１年１月 ●体裁：Ｂ５判（３５９頁/上製本） ●定価：８４，０００円(税・送料込) |
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執筆者【敬称略】 |
■(独)産業技術総合研究所 秋田 和樹 ■(独)産業技術総合研究所 秋本 順二 ■横浜国立大学
荒木 拓人 ■日産自動車(株) 伊藤 淳史 ■佐賀大学 井上 大誠 ■(株)田中化学研究所 今泉 純一 ■滋賀県立大学 乾 義尚 ■日産自動車(株) 大澤 康彦 ■東京農工大学 小山 昇 ■(独)産業技術総合研究所 蔭山 博之 ■首都大学東京 金村 聖志 ■東京工業大学 菅野 了次 ■(独)産業技術総合研究所 香山 正憲 ■(株)UL Japan 郡 泰道 ■(財)材料科学技術振興財団 黒江 恵美子 ■(財)材料科学技術振興財団 午來 隆男 ■(独)産業技術総合研究所 齋藤 喜康 ■神奈川大学 佐藤 祐一 ■(株)田中化学研究所 渋谷 英香 ■泉化研(株) 菅原 秀一 ■富士重工業(株) 猿川 知生 ■(独)産業技術総合研究所 竹内 友成 ■昭和電工(株) 武内 正隆 ■(独)産業技術総合研究所 辰巳 国昭 ■山形大学 立花 和宏 ■(財)材料科学技術振興財団 殿川 衛 ■(独)産業技術総合研究所 田渕 光春 ■(独)宇宙航空研究開発機構 内藤 均 ■佐賀大学 中村 博吉 ■(株)永井技術事務所 永井 愛作 ■山形大学 仁科 辰夫 ■佐賀大学 野口 英行 ■(株)東レリサーチセンター 林 栄治 ■エナックス(株) 藤崎 隆支 ■マイクロ・ビークル・ラボ(株)＆(株)電源設計 松尾 博 ■テュフ ラインランド ジャパン(株) マルセル・プリカーツ ■(財)電力中央研究所 三田 裕一 ■岩手大学 明 承澤 ■長崎大学 森口 勇 ■群馬大学 森本 英行 ■岩手大学 八代 仁 ■(株)KRI 矢田 静邦 ■長崎大学 山田 博俊 ■佐賀大学 芳尾 眞幸 ■大阪大学 吉川 純 ■佐賀大学 吉田 心 |
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＜内容項目＞ |
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第１章 性能評価と製造プロセス 第１節 リチウムイオン電池の 性能評価における諸前提 （材料、プロセスおよび性能評価などの関連） １．電池の評価をする前に -製造プロセスと性能の関連性- ２．リチウムイオン二次電池性能評価における 考え方と電極設計の重要性 ３．活物質の粒径が電池性能に与える影響 ４．バインダー・スラリーの調整が電池性能に与える影響 ５．電極の乾燥過程・状態が電池へ与える影響 ６．リチウム二次電池の性能評価の標準化 ７．材料の論文値が示す値と結果の乖離の理由 第２節 電極の塗布・乾燥過程が 電池へ与える影響とは １．電極製造プロセス ２．電極の内部構造 ３．スラリーの調製 ４．塗布工程 ５．乾燥工程 ６．まとめ 第３節 リチウムイオン二次電池性能評価における 考え方と電極設計の重要性 １．電極の構造 ２．電極の製法（塗布法とシート法） ３．電極の四重要物性の評価 第２章 性能評価の標準化 第１節 リチウムイオン電池の性能評価の 標準化における注意点 １．電池の内部抵抗を分解して考える ２．活物質の反応速度を測定するための 集電体は何が良いのか？ 2-1 正極活物質の反応速度 2-2 負極活物質の反応速度 ３．活物質量と炭素導電助剤量の関係は？ ４．電解液のイオン伝導の影響 第３章 容量および出力の評価事例・方法 第１節 インピーダンス測定で わかることわからないこと １．時間t、電流I、電圧V 1-1 電気量とファラデーの電気分解の法則 1-2 非直線抵抗と系の非線形性 1-3 電解質溶液の抵抗率（導電率）の測定への応用 ２．電気化学セル、表面積、断面積、電極間距離 2-1 電解質溶液の 抵抗率（導電率）の測定の電気化学セル 2-2 電流密度、電界の強さ、導電率、誘電率 −バルクの物性値− 2-3 界面抵抗と微分容量−界面の特性値− ３．電池とインピーダンス 3-1 電池の起電力と過電圧 3-2 電池の容量と静電容量 第２節 リチウムイオン二次電池電極の インピーダンス測定とその評価 １．酸化鉄負極の作製および 評価用電気化学セルの作製 1-1 負極の作製 1-2 評価用電気化学セル 1-3 直流法を用いた電気化学的評価方法 1-4 交流法による電気化学セルの評価 ２．直流法を用いて評価した酸化鉄負極の特性 2-1 定電流充放電特性 2-2 サイクリックボルタンメトリー法による 電極材料の酸化還元挙動 ３．交流インピーダンスの特性評価 3-1 酸化鉄負極を用いたリチウム二次電池の 交流インピーダンス法測定 3-2 直流分極法と交流インピーダンス法によって 得られた評価結果の比較 第３節 負極および正極パラメータ・特性の評価 １．インピーダンス、充放電曲線、および サイクリックボルタモグラム測定とは ２．負極開発動向とパラメータ評価 2-1 粉体パラメータ 2-2 塗料(スラリー)パラメータ 2-3 電極パラメータ 2-4 電気化学的評価 2-5 その他の評価 ３．正極開発動向とパラメータ評価 3-1 正極のインピーダンス関連パラメータ 3-2 ACIS測定の例 ４．大容量電池性能のパラメータ評価 4-1 電池セル・モジュール・パックの 内部抵抗・出力評価 4-2 電動車両用電池の等価回路と 性能パラメータの評価方法の一例 4-3 進展が期待されるインピーダンス測定法 第４節 各種正極材料の特徴と性能評価 １．リチウム二次電池の正極材料 ２．正極材料の展開 ３．将来に向けての展開 ４．自動車用や系統連系用電池のための電極材料開発 第５節 コバルトフリー正極活物質の評価 −充放電機構解明に向けた取り組み− １．鉄置換Li2MnO3の充放電機構解明に向けた 最初の取り組み （鉄置換Li2MnO3の発見経緯と鉄および マンガンイオンの充放電時の価数変化について） ２．鉄置換Li2MnO3の充放電機構解明に向けた 最近の取り組み 2-1 鉄置換Li2MnO3の複合構造とその解釈 2-2 鉄置換Li2MnO3の初期充放電機構の解釈 第６節 リチウム過剰層状マンガン系材料 1. 固溶体系相図と合成試料の組成 ２．結晶学的特徴 ３．電気化学特性 ４．高電圧充電時の溶媒の分解 ５．充放電中の構造変化 第７節 低次元からの電極材料 構造制御と性能 １．ナノ構造体の作製 1-1 ナノ粒子 1-2 ナノシート 1-3 ナノ多孔体 ２．ナノ構造体の電極特性 2-1 ナノ構造体の出力特性 2-2 ナノ微粒子の電極特性 2-2-1 表面相の影響 2-2-2 相転移挙動の変化 2-2-3 新規電極反応 第８節 各種負極材料と性能評価 １．負極材料の種類と電極作成法 1-1 半電池評価の注意点 1-2 コイン型電池評価の注意点 1-3 今回取り上げる負極材の種類と電極作成法 1-3-1 金属系負極材を用いた電極作成法 1-3-2 炭素系負極材の電極作成法 1-3-3 金属酸化物系負極材の電極作成法 1-3-4 負極材のその他の重要特性 ２．負極材の性能評価法 2-1 負極材以外の部材に対する理解と その入手の重要性について 2-1-1 正極の重要性 2-1-2 セパレータの重要性 2-1-3 電解液の重要性 2-1-4 電池試作環境の重要性 2-2 発生ガス量の測定法 2-3 3極セル測定法 2-4 恒温槽使用の重要性と注意点 2-5 正極と負極の電極面積の違いの重要性 2-6 各種の電気化学測定法 2-6-1 サイクル試験の注意点 2-6-2 パルス充放電法の注意点 2-6-3 ACインピーダンス法の注意点 2-7 電池の解体調査の重要性 第９節 黒鉛負極の特徴と評価 １．はじめに：昭和電工の 黒鉛系Liイオン二次電池関連材料紹介 ２．炭素系LIB負極材料の開発状況 2-1 炭素系LIB負極材料の種類と要求特性 2-2 炭素材料の高エネルギー密度（高充放電容量）化 2-2-1 結晶化度の影響 2-2-2 電極密度の影響 ３．人造黒鉛負極材の長寿命・高負荷電流用途への展開 3-1 人造黒鉛SCMGR-ARの特徴 3-2 人造黒鉛の急速充電性改良 ４．SCMGRの今後の展開 第１０節 電池特性評価法の開発と製品への応用 １．負極黒鉛界面機能の制御 ２．負極黒鉛界面の高温特性 （SEI膜の安定性の評価方法） ３．黒鉛負極上への金属リチウムの析出 ４．スピネル構造マンガン酸リチウムの サイクル特性の改善 |
第４章 熱および安全性の評価法 第１節 リチウムイオン電池の安全性評価方法 １．UNの安全性評価方法 ２．UN試験結果 ３．過充電試験結果 ４．合否判定の新しい考え方 ５．電池使用上の安全について ６．弊社紹介 第２節 リチウムイオン二次電池における UL規格・適合性評価の動き １．リチウムイオン二次電池におけるULの取り組み 1-1 北米および国内向けの適合性評価 1-2 UL規格開発 1-3 適合性評価サービス ２．リチウムイオン電池規格の要求事項 ３．今後の取り組み 第３節 リチウムイオン電池の 過充電時の発熱挙動評価 １．電池の発熱因子 ２．熱測定 ３．リチウムイオン電池の定電流充放電時の発熱量 ４．リチウムイオン電池の過充電時の発熱量 第４節 リチウムイオン電池の 急速充放電時の発熱挙動とその評価 １．発熱因子とそのメカニズム ２．熱収支式 ３．吸発熱・放熱因子の測定法 3-1 過電圧発熱の測定 3-2 エントロピー変化の測定 3-3 電池の熱容量 3-4 電池からの放熱量（平均熱伝達率） ４．急速充放電時の発熱挙動の測定例と 解析モデルの妥当性確認 第５節 ラミネート型電池における 安全性評価方法と発熱の挙動 １．概要 ２．LSB (エナックス製のラミネートシート型リチウムイオン電池) 2-1 LSBの特徴 2-2 電動車両向けリチウムイオン電池の開発状況 (エナックス製の Lサイズラミネート型リチウムイオン電池) ３．エナックス製リチウムイオン電池の応用例 3-1 車載用リチウムイオンニ次電池の安全性 3-1-1 電動車両向けリチウムイオン電池の 正極材料安全性試験 3-2 自動車車載用リチウムイオン電池の安全性試験 (釘刺し試験および過充電試験) 3-2-2 釘刺し試験（4.2V満充電） 3-2-3 ３並列組み電池の釘刺し試験 ４．自動車車載用リチウムイオン電池の 走行時の発熱の挙動 ５．自動車車載用リチウムイオン電池の 発熱対策（エナックス例） ６．結果と考察 ７．今後の展望 第６節 リチウムイオン二次電池の 放電時温度分布の解析法と 電池形状による影響 １．リチウムイオン二次電池の発熱量の推定 ２．リチウムイオン二次電池内温度分布の解析手法 2-1 円筒型電池の時間依存2次元解析 2-2 角型電池の時間依存3次元解析 ３．リチウムイオン二次電池内温度分布の 放電時過渡上昇の解析結果例 3-1 円筒型電池の時間依存2次元解析 3-2 角型電池の時間依存3次元解析 第５章 電池寿命の評価法 -サイクル特性改善と劣化評価- 第１節 電池の解体と評価 １．電池の解体開封 ２．電池活物質などの分析法 ３．電池開封の例―負極 ４．電池開封の例―正極 ５．電解液の分析―NMRとFTIRによる半定量分析 第２節 定電流充放電処理によるサイクル安定化 １．電池の高容量化 ２．Li2MnO3-LiMO2系 (M = Co, Niなど) 固溶体とは ３．Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O2の充放電特性 2) ４．段階的充放電前処理法による サイクル特性の改善3, 9) ５．通常充放電時の劣化機構 第３節 リチウムイオン電池の 長期的サイクル寿命特性評価 １．宇宙機での二次電池の利用 1-1 宇宙機での二次電池の運用条件 1-2 人工衛星の中での電池のおかれる環境 ２． 長期サイクル寿命試験を 実施するための条件の設定 2-1 充放電条件の検討 2-1-1 放電深度（ＤＯＤ） 2-1-2 充電方法 2-1-3 充電電圧値 2-1-4 温度 2-2 試験のコンフィギュレーション 2-3 その他の評価項目 ３．長期サイクル寿命特性評価 3-1 実時間評価 3-1-1 サイクル寿命試験 3-1-2 電力貯蔵期間の影響 3-1-3 実時間評価から考察される寿命規制因子 3-2 加速寿命評価（健全性評価）の考え方 3-3 寿命予測 第４節 リチウムイオン二次電池環境中における 各種金属の耐食性評価 １．評価対象とされる材料 1-1 アルミニウム 1-1-1 なぜ腐食しないか 1-1-2 どのようなときに腐食するか 1-1-3 腐食抑制 1-2 銅 1-3 その他 ２．耐食性の評価法 2-1 試験片の状態 2-2 電気化学的試験 2-2-1 短絡試験 2-2-2 動電位分極試験 2-2-3 電気化学インピーダンス(EIS) 2-2-4 電気化学的水晶マイクロバランス(EQCM)試験 2-2-5 その他 2-3 表面分析 2-3-1 光電子分光法(XPS) 2-3-2 飛行時間型二次イオン質量分析（TOF SIMS） 第５節 リチウムイオン二次電池電極材料の劣化評価 １．リチウムイオン二次電池の開発および評価 1-1 現状 1-2 リチウムイオン二次電池の構成材料 1-3 リチウムイオン二次電池の 構成材料から見た劣化に関して 1-4 リチウムイオン二次電池の取扱環境に関して ２．材料の劣化の評価：負極/電解液 2-1 電極劣化の事例紹介：負極表面 2-1-1 材料、条件等 2-1-2 負極表面の付着物の観察と化学結合評価 2-1-3 付着物発生の初期状態について 2-2 電解液の劣化および反応生成物 2-3 負極活物質、電解液の劣化と添加剤の効果 ３．電極劣化の事例紹介：正極 3-1 正極活物質LiCoO2の結晶構造の変化 3-2 正極活物質LiCoO2の断面観察 ４．MSTの紹介 第６節 機器分析を用いた リチウムイオン電池材料の劣化評価 １．負極SEI膜の化学分析 ２．負極表面析出物の分析 ３．正極の最表面の分析 ４．電解液の分析 第６章 電気自動車用電池における 評価法と試験方法 第１節 電気路上走行自動車における リチウムイオンバッテリー試験と 評価について １．性能試験と寿命試験 1-1 性能試験 1-1-1 定電流放電レートにおける充電容量 1-1-2 出力試験 1-1-3 エネルギー効率 1-1-4 自己放電試験 1-2 寿命試験 1-2-1 加速カレンダー寿命試験 1-2-2 BEVのサイクル寿命試験 1-2-3 結露試験 1-3 性能及び寿命試験の必要条件のまとめ ２．信頼性試験と過酷条件試験 2-1 評価 2-1-1 視覚評価項目 2-1-2 放出されたガスや煙の化学物質分析 2-1-3 可燃性分析 2-2 機械試験 2-3 熱試験 2-4 電気試験 第２節 自動車用リチウムイオン電池の 加速寿命試験を用いた寿命推定 １．外挿法と加速法によるサイクル寿命推定 ２．サイクル寿命特性と保存寿命特性 ３．寿命要因の推定 |
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リチウム電池評価 技術書籍
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