車載リチウム劣化対策（技術書籍S1614）
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★【１０年超の長寿命化】を実現する材料・製造プロセス技術！！ ★トップメーカー・最先端の研究者６６名が「革新的車載用電池」実現のため、 実際に取り組んでいる劣化・不具合防止に向けた工夫とは？ |
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S1614書籍 リチウム二次電池の車載技術、 劣化・トラブル要因とその対策 ～高容量・高出力・長寿命・低コスト・高安全化／精度の高い評価・解析技術～ |
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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８月 ●体裁：Ｂ５判 （６５１頁、上製本） ●定価：９４，５００円(税・送料込) |
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【執筆者（敬称略）】 |
■日産自動車（株） 堀江 英明 ■（株）東芝 大崎 隆久 ■サムスンＳＤＩ（株） 佐藤 登 ■首都大学東京 金村 聖志 ■元 ソニー（株） 中島 薫 ■群馬大学 森本 英行 ■山形大学 仁科 辰夫 ■群馬大学 鳶島 真一 ■岩手大学 八代 仁 ■岩手大学 明 承澤 ■（独）産業技術総合研究所 齋藤 喜康 ■（株）ＫＲＩ 矢田 静邦 ■（株）コベルコ科研 渡部 孝 ■（株）東レリサーチセンター 青木 靖仁 ■（株）住化分析センター 末広 省吾 ■（財）材料科学技術振興財団 殿川 衛 ■（独）宇宙航空研究開発機構 内藤 均 ■（株）豊田中央研究所 右京 良雄 ■テュフ ラインランド ジャパン(株) マルセル・プリカーツ ■九州大学 岡田 重人 ■神奈川大学 佐藤 祐一 ■神奈川大学 松本 太 ■日産自動車（株） 伊藤 淳史 ■日産自動車（株） 大澤 康彦 ■三井造船（株） 阿部 一雄 ■三井造船（株） 橋本 聡司 ■渡辺春夫技術士事務所【元 ソニー（株）】渡辺 春夫 ■（独）産業技術総合研究所 境 哲男 ■昭和電工（株） 武内 正隆 ■石原産業（株） 森山 斉昭 ■東邦チタニウム（株） 堺 英樹 ■東レ・ダウコーニング（株） 福井 弘 ■古河スカイ（株） 山本 兼滋 ■日本製箔（株） 芦澤 公一 ■福田金属箔粉工業（株） 河原 秀樹 ■昭和精工（株） 中村 勇 ■ヘンケルジャパン（株） 中原 康雄 ■アルケマ（株） 松永 昌之 ■（株）クレハ 佐久間 充康 ■日本ゼオン（株） 脇坂 康尋 ■泉化研（株）【元 エナックス（株）】菅原 秀一 ■（株）ブリヂストン 大月 正珠 ■ダイキン工業（株） 高 明天 ■（独）産業技術総合研究所 松本 一 ■（独）物質・材料研究機構 高田 和典 ■滋賀県立大学 山下 義裕 ■東レ東燃機能合同会社 山田 一博 ■日本ゴア（株） 小林 康太郎 ■三菱樹脂（株） 佐々木 秀樹 ■（独）産業技術総合研究所 齋藤 唯理亜 ■日清エンジニアリング（株） 秋山 聡 ■プライミクス（株） 大畠 積 ■佐賀大学 芳尾 真幸 ■御国色素（株） 川村 直哉 ■日本ガイシ（株） 近藤 良夫 ■旭化成エンジニアリング（株） 綾部 守久 ■高砂熱学工業（株） 西村 浩一 ■日産自動車（株） 平井 敏郎 ■（株）電源設計 松尾 博 ■ピューズ（株） 深沢 保 ■（株）先端技術情報総合研究所【元 ソニー（株）】藤原 信浩 |
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＜内容項目＞ |
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第１章 革新的車載用リチウム二次電池 実現に向けて求められる特性 第１節 革新的車載用リチウムイオン２次電池の 実現に向けたＮＥＤＯの取組 1.背景 2.海外における研究開発プログラム 3.ＮＥＤＯにおけるこれまでの取組 4.現在実施中の事業 4-1.次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発 4-2.革新型蓄電池先端科学基礎研究事業 4-3.次世代蓄電池材料評価技術開発 5.今後の展開 第２節 車載用二次電池に求められる特性と 寿命に影響を与える因子 1.はじめに 2.次世代自動車と二次電池への要求特性 2-1.エネルギー密度の向上 2-2.その他の要求特性 3.車載用リチウムイオン電池の寿命に影響を与える因子 3-1.出力劣化 3-2.容量劣化 4.おわりに 第３節 電気自動車用リチウムイオン電池の開発 1.はじめに 2.環境車両用の高性能リチウムイオン電池システム 3.電池研究開発におけるクライテリア 4.組電池研究の取り組み 5.組電池の安定性 第４節 車載用リチウム二次電池 高容量・高出力化に必須な安全化技術 1.リチウムイオン電池の発熱要因と安全機構 1-1.電池内部の発熱 1-2.リチウムイオン電池の材料と主な安全機構 1-2-1.電池材料 1-2-2.電池構成部品 2.リチウムイオン電池の発熱反応解析 2-1.電池材料の発熱反応 2-1-1.負極／電解液間の反応 2-1-2.正極／電解液間の反応 2-2.過充電反応 －発熱反応解析と対策－ 2-2-1.過充電時の電圧、温度変化 2-2-2.過充電時のガス発生反応 2-2-3.過充電正極の構造変化 2-2-4.種々の温度に保持した恒温槽中での過充電 2-2-5.過充電状態の負極の熱挙動 2-2-6.過充電反応のメカニズム 2-2-7.過充電耐性の向上 3.リチウムイオン電池の安全性試験 第５節 自動車の電動化と車載用二次電池の展望 1.電気自動車の法規と電動車両の進化 2.自動車の電動化ビジネスモデルと課題 3.電池技術の現状と展望 4.サムスングループとリチウムイオン電池 5.今後の展開 第２章 リチウム二次電池／構成材料の 劣化メカニズムと評価・解析技術 第１節 車載用途における劣化現象とそのメカニズム ［１］ 構成材料劣化要因を把握するために 最低限押さえておくべき必須基礎 1.はじめに 2.界面問題とバルクの問題 3.三極式セルを用いた充放電試験 4.セパレータおよび電極のイオン導電性 5.活物質の劣化について 6.電解液の安定性 7.まとめ ［２］ リチウム二次電池における 劣化メカニズムと高品質化技術 1.ＬＩＢの劣化と材料 1-1.劣化現象 1-2.サイクラブル・リチウムについて 1-3.劣化機構の分類 1-4.リチウム析出～正負極のバランス 1-5.ＣＬのロスとビニレンカーボネート 1-6.電極剥離、脱落 1-7.電極粒子崩壊 1-8.セパレータの劣化 2.高品質なＬＩＢ 2-1.水分 2-2.金属微粒子 2-3.安全性 2-4.抵抗と寿命 ［３］ インピーダンス上昇に伴う容量低下と そのメカニズム 1.正極作製方法 2.定電流充放電測定および 交流インピーダンス測定の条件 3.交流インピーダンス測定 4.充放電挙動とインピーダンス変化 4-1.層状岩塩型コバルト酸リチウム（LiCoO2）正極 4-2.スピネル型マンガン酸リチウム（LiMn2O4）正極 ［４］ 急速充放電による 電極材の劣化現象とそのメカニズム 1.電解液中でのイオン濃度分布の成長 2.電解液分布の変化 3.Ｌｉデンドライトの生成とＳＥＩの厚膜化 ［５］ 過充電／過放電による 電池部材の劣化現象とそのメカニズム 1.はじめに 2.リチウムイオン電池の標準充電方法と 過充電、過放電制御 3.今後のリチウムイオン電池の展開 4.リチウムイオン電池の過充電、過放電と安全性の関係 5.リチウムイオン電池の過充電と市場トラブル 6.過充電が起こる要因 7.過充電とセパレータ 8.劣化モードの情報 9.過充電対策 9-1.正極の表面修飾 9-2.過充電防止剤 10.まとめ ［６］ リチウム二次電池における 集電体の不働態化と腐食 1.各種候補材料 2.銅の腐食 3.アルミニウムの腐食と合金化 ［７］ 部分充放電状態（ＰＳＯＣ）充放電時の劣化と 熱測定による解析 1.部分充放電状態（ＰＳＯＣ）充放電による リチウムイオン電池の劣化試験 2.電池の熱挙動 3.ＰＳＯＣ充放電サイクル実施中の リチウムイオン電池の発熱挙動 第２節 車載用途における劣化現象の 解析・評価技術 ［１］ 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.はじめに 2.電極の構造 3.電極の製法（塗布法とシート法） 4.電極の四重要物性の評価 5.おわりに ［２］ リチウムイオン２次電池開発を支える 分析・評価技術 1.ＬＩＢ開発と分析評価技術の関係について 2.ＬＩＢの安全性評価試験 2-1.ＵＮ勧告試験 2-2.ＵＬ規格試験 2-3.特殊試験（過充電試験、釘刺し試験）について 2-3-1.過充電試験 2-3-2.釘刺し試験 3.劣化原因究明のためのセル解体分析調査 3-1.外観観察、Ｘ線撮影 3-2.セルの解体 3-3.分析調査 （表面分析、断面観察、 深さ方向分析、化学結合状態分析） 3-3-1.表面分析 3-3-2.断面観察と画像解析による空孔率の解析 3-3-3.電極材の深さ方向分析 3-3-4.電極材活物質の化学結合状態分析 ［３］ 機器分析による劣化部分の特定とそのポイント 1.はじめに 2.不活性雰囲気における分析試料の取り扱いについて 3.高温保存による加速劣化試験と容量劣化の原因推定 3-1.加速劣化試験の概要 3-2.電解液および負極の有機組成分析 3-3.正極の劣化構造解析 4.電極構成材料の加熱時の分解挙動について 5.おわりに ［４］ 電池内部劣化現象と電解液／電極の分析 1.リチウムイオン電池の劣化要因 2.過充電による影響、過放電による影響 3.充放電に伴う電池内部での化学反応 3-1.電解液の組成変化 3-2.電解液中に生成するＨＦの分析 3-3.電極に形成された被膜の評価 3-4.電極に形成された被膜の評価 4.内部発生ガスの分析 5.おわりに ［５］ リチウム二次電池における 電極・電解液の劣化評価 1.リチウムイオン二次電池材料の劣化評価 1-1.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 1-2.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および 成長過程について 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 3.二次電池の大容量化に向けた材料と その評価に関して 3-1.充電後のSi負極の評価 3-2.Si負極の評価の際の問題点とその対策 ［６］ リチウムイオン二次電池の 劣化要因特定と寿命試験の精度向上 1.劣化要因の特定 1-1.劣化（異常）事象の発見 1-2.劣化要因の調査 1-3.系統図を用いた劣化要因の特定の例 2.より確実な寿命試験のために 2-1.寿命試験時の条件検討 (1)放電深度（ＤＯＤ） (2)充電方法 (3)充電電圧値 (4)温度 (5)組電池での評価 (6)その他の評価項目 2-2.長期サイクル寿命特性評価 (1)サイクル寿命試験 (2)電力貯蔵期間（非運転時）の評価 (3)実時間評価から考察される寿命規制因子 2-3.加速寿命評価（健全性評価）の考え方 2-4.寿命予測 ［７］ リチウム二次電池における 劣化解析・評価技術 ～電池 モジュールでの劣化 ～ ●単セルと電池パックでは性能劣化で どのくらいの差が生じているのか ●モジュール性能向上の課題である 単セルの性能差への対策 ［８］ 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３章 車載対応に向けたリチウム 二次電池構成材料の 特性改善技術事例 第１節 車載用途に求められる 電極材料の特性と改善事例 ［１］ 車載用リチウム二次電池高容量・ 高出力化に向けた 正極／負極材料の選定法 1.はじめに 2.負極 3.正極 4.電解液 5.ＥＶ、ＨＥＶ用ＬＩＢ ［２］ 車載用途に求められる 正極材料の特性と改善事例 ①正極材料の課題と革新的次世代正極材料に向けた さまざまな試み 1.現行遷移金属酸化物系正極材料の共通課題 2.革新的次世代正極材料に向けたグランドデザイン 2-1.脱レアメタル→レアメタルフリー 2-2.脱リチウムホスト→ナトリウム、多価カチオンホスト 2-3.脱辺・面共有骨格構造→頂点共有骨格構造 2-4.脱酸化物→硫化物、リン化物、水素化物、フッ化物 2-5.脱インターカレーション系→コンバージョン系 2-6.脱無機系→有機系 3.まとめ ②固溶体系正極材料の高容量化と 充放電サイクル特性の向上 1.はじめに 2.Li2MnO3 ?LiMO2系 (M = Co, Niなど) 固溶体とは 3.Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56] O2の充放電特性と 前段階充放電処理法によるサイクル特性の改善 4.Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56] O2の 初期充放電過程における構造変化 5.Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56] O2の 初期充放電過程における遷移金属元素の 原子価の変化 6.おわりに ③リン酸鉄系正極活物質における改善事例とその応用 1.リン酸鉄系正極活物質の基本的性質 2.リン酸鉄系正極活物質の改善 3.リン酸鉄リチウムの電気自動車普及への取組み ④正極活物質の表面改質による 高容量・高耐久化・高安全化技術 1.はじめに 2.LiCoO2系正極 3.LiNiO２系正極 4.LiMn2O4系正極 5.LiFePO4系正極 6.まとめ ［３］ 車載用途に求められる 負極材料の特性と改善事例 ①車載用リチウム二次電池に向けた 負極活物質の現状と課題 1.はじめに 2.負極材料と電池特性 3.高容量負極材料の開発 4.高容量負極の耐久性の向上 5.将来展望 ②黒鉛負極活物質におけるサイクル寿命、 保存特性、入出力特性の改善 1.はじめに 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.各種炭素系ＬＩＢ負極材料の特性 3.人造黒鉛負極材のサイクル寿命、 保存特性、入出力特性の改善 3-1.人造黒鉛SCMGR-ARの特徴 3-2.人造黒鉛SCMGRの急速充電性（入力特性）改良 4.VGCFRの電動車両用ＬＩＢ負極用導電助剤としての 添加効果 4-1.VGCFR添加によるサイクル寿命の改善 4-2.VGCFR添加による出力特性の向上 5.SCMGRの今後の展開 ③チタン酸リチウムによる サイクル特性・入出力特性の向上 1.はじめに 2.チタン酸リチウムの本質的特徴 2-1.化学組成、結晶構造、充放電特性 2-2.本質的特徴：Zero-Strain-Insertion Material 2-3.本質的特徴：高電位負極材料 3.チタン酸リチウム材料設計による改良 3-1.粒子サイズ、比表面積の最適化 3-2.導電成分との複合化 4.電池における実用上の優位性 4-1.広範囲のＳＯＣ利用 4-2.長期寿命を想定した機器への初期搭載量低減 4-3.他の部材の適正化による軽量化 5.終わりに ④車載用途に向けたチタン酸リチウムの高機能化技術 1.小粒径化による充放電特性の改善 2.導電性付与による充放電特性の改善 2-1.カーボン材料との複合化 2-2.窒素ドープによる導電性の付与 ⑤Si-O-C複合材料の構造と リチウムイオン電池用負極材としての性能 1.Si-O-C材料とは 2.前駆体の選択 3.化学組成 4.形態および構造的特徴 5.電極および電池特性 ［４］ 車載用途に求められる 集電体の特性と改善事例 ①高出力対応アルミ箔の放電特性向上と界面抵抗低減 1.正極集電体におけるアルミニウム箔の役割 1-1.リチウム二次電池（ＬＩＢ）の構成 1-2.アルミニウム箔が正極集電体に使用される理由 1-3.リチウムのドープ現象 1-4.アルミ箔表面の耐食性皮膜 (1)表面欠陥説 (2)トンネル効果説 2.ＬＩＢ用アルミ合金箔 2-1.ＬＩＢ用アルミニウム箔に要求される特性 2-2.ＬＩＢ用アルミニウム合金箔と導電率 2-3.アルミ合金箔の機械的性質 2-4.アルミニウム箔の厚さ精度 3.高出力対応のカーボンコート箔 3-1.「アルミニウム／電極合材」の界面抵抗 3-2.導電性薄膜による界面抵抗低減法 3-2-1.カーボンコート箔を用いたＬＩＢの評価特性 3-2-2.カーボンコート箔使用ＬＩＢセルの 交流内部抵抗 3-2-3.カーボンコート箔使用ＬＩＢセルの 放電レート特性 ②電解銅箔・圧延銅箔と表面処理技術と密着性向上 ～パンチングシートによる軽量化～ 1.電解銅箔 1-1.高伸び率 1-2.熱安定性 1-3.両面同粗度同外観 2.パンチングシート ③リチウム二次電池集電体・電極材料の 界面分析と低抵抗化 1.正極活物質の反応速度 2.負極活物質の反応速度 3.活物質内のLi+および電子移動機構に関する考察 ④車載用リチウム二次電池に向けた電極箔形成技術 1.電極箔成形技術のロール成形工法の実際 1-1.ロール成形工法の原理 1-2.成形技術（ロール成形工法）の特徴 1-2-1.特徴 1-3.電極箔成形技術とシステム 1-3-1.システム 1-3-2.加工歪を矯正し「平坦度」を維持する技術 1-3-3.箔材の搬送での「シワ」「タルミ」を防ぐ技術 （１）工法による方法 （２）パスロールの適正間隔の確保 （３）本システムの使用ロールの 芯振れ＆平行度の確保 2.車載用電極箔の現況及び 品質とロール成形工法での対応 2-1.車載用リチウム二次電池の現況と電極箔 2-1-1.車載用リチウム二次電池の現況 2-1-2.車載用リチウム二次電池の必要特性と電極箔 2-2.車載用電極箔の要求品質 2-2-1.電極箔の平坦度＆箔厚の均一性 （ロール成形の現状レベル） 2-2-2.クリーンな電極箔 2-2-3.未加工＆ハーフカットのない電極箔 2-3.要求品質へのロール成形工法での対応 2-3-1.加工歪の矯正（平坦度＆箔厚） 2-3-2.異物混入・微分・加工屑の付着防止 2-3-3.確実な加工工法 ⑤集電体プライマの作用効果 -車載用リチウムイオン二次電池に向けた再評価- 1.車載用リチウムイオン二次電池の 要求性能と集電体が担う役割 2.集電体プライマとその作用効果 2-1.集電体プライマとは 2-2.集電体プライマの作用 2-3.リチウムイオン電池における 集電体プライマの効果 3.集電体プライマの開発展望 4.まとめ |
［４］ 車載用途に求められる バインダーの特性と改善事例 ①リチウム二次電池におけるバインダーの劣化メカニズム ●民生用電池分解から見たバインダーの劣化メカニズム ●車載用バインダー高機能化への考え方とその活かし方 ●バインダーの結着メカニズムと他電極材料との影響 ②ＰＶＤＦバインダーを用いた電池スラリー溶液の調整と 乾燥後の結着性向上 1.はじめに 2.ＰＶＤＦ製造プロセスとバインダー特性 3.高分子量ＰＶＤＦが有するバインダー特性 4.ＰＶＤＦバインダーと電池の安全性 ③高機能化に向けたＰＶＤＦバインダーの選定と 電極の作製・評価技術 1.バインダーの役割 2.クレハＫＦポリマー（ＰＶＤＦ）の特長 2-1.ＰＶＤＦの構造 2-2.化学的性質 2-3.電気化学特性と分子軌道計算 3.クレハＫＦポリマー バインダーグレード 3-1.「クレハＫＦポリマー」 バインダーグレード 3-1-1.性状 3-1-2.標準バインダー 3-1-3.高接着バインダー：高分子量タイプ 3-1-4.高接着バインダー：変性タイプ 3-2.ＮＭＰ溶液化 4.バインダーの結着状態 5.電極作製条件と接着性 5-1.フッ素マッピング 5-2.乾燥条件：乾燥速度の影響 5-3.乾燥条件：電極目付量と乾燥温度の 電極表面状態への影響 5-4.捲回試験：集電体の割れ 6.今後 ④バインダーの分散制御特性と高耐久化 1.バインダーの分散性能と化学的安定性 1-1.導電剤の分散性能 1-2.化学的な安定性 2.バインダーの電気化学的安定性 ⑤大型電池におけるバインダーの上手な使い方、選び方 1.活物質の粉体加工（配合、分散と導電性付与） 1-1.活物質粉体の配合と混合 1-2.導電剤との粉体加工 1-3.正極への導電性付与 1-4.不可逆容量 1-5.導電剤の形状 1-6.混合・混練の装置 2.塗工スラリーの調製と媒体 2-1.スラリー調製の時間とエネルギー 2-2.実際の工程の選択 2-3.水系塗工 2-4.バインダーと媒体 2-5.スラリー工程のまとめ 3.塗工と乾燥および電極板評価 3-1.塗工方式と装置 3-2.乾燥過程と電極板 3-3.電極板の不良と原因 4.新規な活物質への対応 第２節 車載用途に求められる 電解液の特性と改善事例 ［１］ リチウムイオン電池電解液の基礎と実際 ～車載用途に向けた電解液選択のポイント～ 1.リチウムイオン電池（ＬＩＢ）における電解液の役割 1-1.ＬＩＢに求められる特性と電解液 1-2.電解液の関係する諸問題 1-3.電解液の基本 1-4.イオンの輸送について 1-5.電解液の多機能化と添加剤の技術 (1)ビニレンカーボネートVC (2)フルオロエチレンカーボネート (3)その他 ［２］ 高出力・高電圧化と安全性の 両立に向けた添加剤の調整と選択のポイント 1.緒言 2.実験 3.結果と考察 3-1.SL-EA電解液の基礎物性 3-1-1.電解液の電気伝導度 3-1-2.SL-EA電解液の電気化学的安定性 3-1-3.SL-EA電解液中でのLi+イオンの溶媒和挙動 3-2.SL-EA混合溶媒中でのLi/Pt電池と Li/LiCoO2電池の充放電サイクル挙動 3-2-1.SL-EA混合溶媒中でのLi/Pt電池と Li/LiCoO2電池の充放電サイクル効率 3-2-2.SL-EA混合電解液中での 充放電サイクル効率改良の試み 3-2-2-1.SL-EA溶媒の還元安定性改良の試み 3-2-2-2.シクロアルカン類及び トリエチレングリコール誘導体を SL-EA混合溶媒電解液への 添加効果の検討 3-2-2-3.SL-EA混合溶媒電解液へのVC添加効果 4.結論 ［３］ リチウムイオン電池用の電解液不燃化技術 1.緒言 2.ホスファゼン化合物 3.リチウムイオン電池用電解液の 不燃化剤としてのホスファゼンの構造最適化 4.電解液の燃焼性試験 5.電池性能 6.まとめ ［４］ フッ素系化合物を用いた電解液の特性改良 1.はじめに 2.フッ素系化合物の一般的特徴 3.フルロオエチレンカーボネイト 4.フルロオエーテル ［５］ イオン液体を用いた電池の 特性改良のためのイオン設計指針 1.はじめに 2.リチウム二次電池系に適したイオン液体 3.新規なアニオン種による脂肪族 四級アンモニウム系イオン液体の特性改良 4.脂肪族四級アンモニウム系イオン液体を用いた コバルト酸リチウムハーフセルの レート特性におよぼすアニオン種の影響 5.おわりに ―車載用リチウム二次電池電解液としての イオン液体の可能性― ［６］ 電極・電解質界面修飾による 全固体電解質の高容量・高出力化 1.はじめに 2.劣化対策としての固体電解質 3.全固体リチウム二次電池のエネルギー密度 4.全固体リチウム二次電池の出力密度 5.おわりに 第３節 車載用途に求められる セパレータの特性と改善事例 ［１］ セパレータの基礎と国内外における 各企業の製造技術事例 1.はじめに 2.セパレータの製法 2-1.延伸開孔法（乾式１成分系微多孔膜） 2-2.相分離法（湿式２成分系微多孔膜） 2-3.複合化法（湿式３成分系微多孔膜） 3.セパレータの安全確保 4.最近のセパレータ研究 4-1.多量の微粒子添加による耐熱性の改善 4-2.PEセパレータの表面にシリカナノ粒子と DEGDMAの複合膜をコーティングによる耐熱化 4-3.シロキサングラフトによるセパレータの性能向上 4-4.ナノファイバーを用いたセパレータ研究 4-5.相分離３成分複合膜の作製研究 5.セパレータの最近の特許 ［２］ リチウム二次電池用セパレータの特性と 高性能化技術 1.バッテリーセパレータの機能 2.ＰＥバッテリーセパレータ製品 3.共押出技術を用いた次世代バッテリーセパレータ 3-1.特殊ポリオレフィンを用いた共押出技術 3-2.共押出多層セパレータの構造 3-3.共押出多層セパレータの特性 3-4.共押出多層セパレータの熱的特性 3-5.共押出多層セパレータの電気化学的特性 3-6.高出力ＬＩＢの出力向上 3-7.共押出多層セパレータのまとめ ［３］ 高耐熱性を有する多孔質 ＰＴＦＥ製セパレータおよび複合化の可能性 1.多孔質ＰＴＦＥ製セパレータ 1-1.多孔質ＰＴＦＥ製セパレータの特徴 1-2.多孔質ＰＴＦＥ製セパレータの物性 2.耐熱性 3.複合化 3-1.ＰＴＦＥ／ＰＰ複合化セパレータの物性 3-2.ＰＴＦＥ／ＰＰ複合化セパレータの耐熱性 ［４］ 高機能フィルム製造技術の応用による 車載リチウムイオン二次電池用セパレータの 開発 1.高機能フィルムと機能化プロセス 2.リチウムイオン二次電池の歴史と市場環境 3.リチウムイオン二次電池用セパレータの機能 4.セパレータの種類と分類 4-1.ポリマー微多孔膜 4-2.セラミックス複合膜 4-3.ポリマー不織布 4-4.固体電解質 5.電池特性への影響と技術課題 6.新規セパレータの開発経緯と狙い 7.新規開発セパレータの特徴 8.セパレータのへの高機能化要求と今後の展望 ［５］ セパレータと電解液との関係と イオン拡散挙動評価 1.リチウム二次電池におけるセパレータ 2.セパレータと電解液との関係 －セパレータの設計思想－ 3.電解液／セパレータの評価指標 4.セパレータ内のイオン拡散挙動 5.ゲル電解質におけるイオン拡散挙動 6.まとめ 第４章 高容量・高出力車載用 リチウム二次電池作成と 欠陥防止に向けた製造各工程の ポイントと注意点 第１節 民生用と車載用での求められる 製造プロセス・材料特性の変化 1.民生用と車載用の製造プロセスの共通点と相違点 1-1.民生用と車載用の 電極製造プロセスの共通点と相違点 1-2.民生用と車載用の 電池組立てプロセスの共通点と相違点 2.民生用と車載用の材料特性の共通点と相違点 2-1.民生用と車載用の正極材料の共通点と相違点 2-2.民生用と車載用の負極材料の共通点と相違点 第２節 車載用リチウム二次電池製造における 製造・品質管理・安全対策の勘所 ［１］ 車載リチウムイオン電池の 製造、品質管理、安全対策 1.はじめに 2.電池内に設ける安全対策 3.熱暴走の原因と対策 4.安全な活物質はあるか？ 5.耐熱セパレーター 6.製造上の注意 7.おわりに ［２］ 車載リチウム二次電池製造工程の 不良要因とその対応への考え方 1.リチウムイオン電池の製造工程 1-1.電極製造工程 ①塗液製造工程 ②塗工工程 ③プレス工程 ④スリット工程 1-2.電池組立工程 ①捲回工程 ②電極組立工程 ③注液工程 ④後組立工程 1-3.充放電・エージング・検査工程 ①充放電工程 ②エージング工程 2.電池性能、安全性に影響する製造工程のポイント 2-1.電極製造工程 ①塗液製造工程 ②塗工工程 ③プレス工程 ④スリット工程 2-2.電池組立工程 ①捲回工程 ②電極組立工程 ③注液工程 ④後組立工程 2-3.充放電・エージング・検査工程 2-4.異物の侵入防止 第３節 車載用面積電極対応に向けた 製造各工程におけるポイントと注意点 ［１］ 車載用リチウム二次電池における 電極製造のトラブル 1.リチウムイオンセルの特徴 2.内部構造、小型セルと大型セル 3.セルの性能維持と劣化対策 ［２］ 電極用粉体材料の製造と粒子径制御技術 1.はじめに 2.分級技術 2-1.分級機の種類と構造 2-2.分級に影響を及ぼす因子 2-3.微粉領域での高精度分級 3.ナノ粒子の生成と複合化 3-1.熱プラズマ法によるナノ粒子生成 3-2.ナノ粒子の製造例 3-3.複合ナノ粒子 4.おわりに ［３］ リチウムイオン電池の 高性能・高品質・低コスト化を実現する 薄膜旋回ミキサーによる 電極材スラリー連続生産技術 1.はじめに 2.電極材スラリー連続生産技術「ＣＤＭプロセス」 3.フィルミックスとその分散効果 4.フィルミックスと従来のバッチミキサー式の機能比較 5.微粒子電池活物質材料の分散効果 6.電極材スラリー物性の再現性 7.ＣＤＭプロセスの製造コスト低減効果 9.今後の展望 ［４］ 車載用リチウム二次電池に向けた 大面積電極塗布技術のポイント 1.はじめに 2.電極密度、空孔度及び固体分％ 3.御国色素(株)製AB分散溶液を用いる塗工法 4.電池特性測定の例 ［５］ 大面積電極における均一乾燥について ～乾燥欠陥の防止～ 1.概要 2.電極用乾燥炉 3.適切な乾燥方式の検討 3-1.スラリー厚み方向の物質移動について 3-2.塗布面内温度分布に関する解析について 3-2-1.塗布面内温度推移の特徴 3-2-2.炉構造上の配慮 4.まとめと今後のリチウムイオン電池電極乾燥技術 ［６］ 電極シートの巻き取りにおける ロール内部応力の 解析と欠陥 ～巻き取り・スリット～ 1.はじめに 2.電極を中心とした巻き取り技術 2-1.ロール内部応力の考え方とメカニズム 2-2.ロール内部応力に関する理論解析の現状 2-3.内部応力と欠陥 2-3-1.巻き締まり（菊模様・星形模様） 2-3-2.テレスコープ 2-3-3.塗布形状に起因する欠陥 2-3-3-1.ストライプ塗布に伴う欠陥 2-3-3-2.間欠塗布に伴う欠陥 3.電極を中心としたスリット技術 3-1.スリット方式の分類 3-1-1.切断原理による分類 3-1-2.刃物の配置による分類 3-2.電極に用いられるスリット方式 3-2-1.シャーカット方式 3-2-2.特殊ギャング 3-3.付帯設備 4.おわりに ［７］ 車載リチウムイオン電池製造における ドライルームの位置付けと役割 1.はじめに 2.ドライルームの概要と構成機器 3.ドライルームの用途 4.ドライルームで使用する除湿機 5.ドライルーム設計上の留意点 5-1.ドライルーム内に流入する水分を最小限とする 5-2.ドライルーム系統のダクトの気密化を図る 5-3.ドライルーム内で発生する負荷を低減する 5-4.最適なシステムを選択する 5-5.除湿ロータを劣化させる不純物対策を施す 5-6.清浄度の維持管理 5-7.ドライルームの静電気対策 6.省エネルギー要求への対応 7.おわりに ［８］ 大型リチウムイオン電池の量産における スケールアップの諸問題 1.生産数量、金額および容量（kWh） 2.原材料と部材 3.生産設備とシステム 第５章 車載リチウム二次電池における モジュール化と自動車搭載後の トラブル対策 第１節 車載リチウム二次電池モジュールにおける 温度対策 ～温度・空冷管理と適切な配置～ 1.新型ＥＶ搭載バッテリー 1-1.新型ＥＶパックの熱性能設計 1-1-1.熱マネージメントの基本的な考え方 1-1-2.セル毎の性能バラツキ抑制設計 2.新型ＨＥＶ搭載バッテリー 2-1.バッテリーパック仕様 2-1-1.ハイブリッドシステム要求仕様 2-2.バッテリー熱性能設計 (1)セル電極材及び電解液の 材料改善による低抵抗化 (2)ラミネート化による高いセル放熱性能 (3)積層電極による多点電極接合による低抵抗化 (4)セル端子リードの超音波接合採用による低抵抗 (5)モジュール間隙間設計による却風流速最適化 (6)バッテリー冷却システムの均一な風流れの実現 2-2-1.セル 2-2-2.モジュール 2-2-3.パック 2-2-4.電池熱性能の検証結果 第２節 車載用リチウム二次電池に対応する 保護回路／モジュール設計のポイント 1.はじめに 2.保護回路の必要性 3.モジュール設計のポイント 3-1.電池技術者とEV設計者のコミュニケーション 3-2.リチウム二次電池で何を解決したいのか？ 3-3.最適な電圧および電池容量 3-4.最大電流の確認 3-5.充電条件 3-6.期待寿命とコスト 3-7.安全な運用と信頼性向上のために 第３節 車載電池マネジメントによる 電圧制御と安全性向上 1.ＥＶ、ＨＥＶ用電池 2.電池の発熱 2-1.発熱の要因 2-2.異常生成物質 2-3.本質安全の考え方 3.電池マネジメント 3-1.制御対象 3-2.電圧制御 3-3.温度制御 4.安全性向上に対する当社の取組み 4-1.特徴 4-2.基本構成 5.おわりに 第４節リチウム二次電池の 自動車搭載後に起こり得る トラブルとその防止策 1.端子部 熱、振動対策 1-1.熱対策 1-2.電池端子接合の振動対策 1-3.円筒電池モジュールの場合の溶接注意点 2.電池寿命 2-1.セルの劣化防止 2-2.電気絶縁シール技術 2-3.温度管理 2-4.充電管理 2-5.劣化防止と安全上重要な充電管理の例 2-6.電池容量の均一化 3.端子部内部抵抗削減 |
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車載リチウム劣化対策 技術書籍
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