粉体技術と次世代電池開発

【総論編】
第1章　電池高性能化と粉体技術
1　電池高性能化と材料技術の進展(境哲男)
　　1.1　はじめに
　　1.2　電池市場の拡大
　　1.3　Liイオン電池の大型化への展開
　　1.4　電池材料の高性能化と粉体技術
　　　　1.4.1　ニッケル水素電池のレアメタルフリー化
　　　　1.4.2　Liイオン電池の高容量化と安全性対策
　　1.5　将来展望
2　自動車用二次電池と材料技術(綿田正治)
　　2.1　はじめに
　　2.2　HEV/EV自動車分野の市場動向
　　2.3　自動車用電池と国家プロジェクト
　　2.4　HEV/PHEV/EV自動車と搭載電池
　　　　2.4.1　電池構造
　　　　2.4.2　電池制御
　　　　2.4.3　電池入出力特性
　　2.5　HEV/EV用電池と材料技術
　　　　2.5.1　電池と反応
　　　　2.5.2　正極
　　　　2.5.3　正極活物質の安定化
　　　　2.5.4　導電性付与とナノ粒子化
　　　　2.5.5　負極
　　　　2.5.6　セパレータ/電解液
　　2.6　コストと資源の問題
　　2.7　今後の展望
3　大型電池設計(堤香津雄)
　　3.1　はじめに
　　3.2　活物質粒子設計
　　3.3　伝熱設計
　　3.4　導電設計
　　3.5　耐圧設計

【電極製造プロセス編】
第2章　粉砕・分級・粒度調整
1　電池材料の粉砕・分級・粒度調整(大石鮎太)
　　1.1　はじめに
　　1.2　電池製造装置に使われている粉体技術
　　　　1.2.1　電池製造工程におけるスラリー化工程
　　　　1.2.2　正極活物質の製造工程
　　　　1.2.3　負極活物質の製造工程
　　1.3　粉体単位操作から見た電池関連技術
　　　　1.3.1　付着・凝集について
　　　　1.3.2　粒度について
　　1.4　粒度調整から見た粉砕
　　1.5　まとめ
2　電池材料の分級およびナノ粒子複合化技術(秋山聡)
　　2.1　はじめに
　　2.2　分級技術
　　　　2.2.1　粗粒子の除去
　　　　2.2.2　微粒子の除去
　　2.3　高周波熱プラズマによるナノ粒子の表面修飾と複合化
　　　　2.3.1　高周波熱プラズマプロセス
　　　　2.3.2　金属ナノ粒子の表面修飾
　　　　2.3.3　ナノ粒子の複合化
　　2.4　おわりに
3　電池材料の品質を担う粉粒体機器総合メーカー(佐藤高公)
　　3.1　はじめに
　　3.2　電池材料における粒度調整技術
　　　　3.2.1　負極活物質粉砕
　　　　3.2.2　正極活物質粉砕
　　　　3.2.3　分級加工
　　3.3　生産管理,品質向上を支える評価機器
　　　　3.3.1　粒度分布
　　　　3.3.2　粒子形状
　　　　3.3.3　真密度
　　　　3.3.4　粉体物性
　　　　3.3.5　気流式篩分け
　　　　3.3.6　除鉄
　　3.4　受託加工
　　3.5　おわりに
4　粉体の粒度分布測定技術―正極材,負極材,導電性助剤の粒度分布測定技術―(佐藤浩二)
　　4.1　はじめに
　　4.2　幾何学的な情報を利用した計測技術
　　　　4.2.1　ふるい分け法
　　　　4.2.2　顕微鏡法
　　4.3　nmオーダー粒子への対応(動的光散乱法)
　　　　4.3.1　光子相関法
　　　　4.3.2　周波数解析法
　　　　4.3.3　動的光散乱法における微弱な散乱光の検出
　　4.4　μm～mmオーダー粒子への対応
　　　　4.4.1　沈降法
　　　　4.4.2　電気的検知法
　　　　4.4.3　レーザー回折・散乱法
　　4.5　おわりに
第3章　表面処理・複合化・造粒・ハンドリング
1　表面処理・複合化技術の基礎(内藤牧男,阿部浩也)
　　1.1　表面処理・複合化の形態と分類
　　1.2　電極特性制御における粒子複合化の役割
2　流動層微粒子コーティング装置を利用した電池粉体材料の表面処理・コーティング技術(長門琢也,加納良幸,久澄公二,木下直俊)
　　2.1　はじめに
　　2.2　流動層による微粒子コーティング技術
　　　　2.2.1　装置概要
　　　　2.2.2　導電性付与を目的とした微粒子コーティング
　　　　2.2.3　流動層微粒子コーティング技術による正極活物質の全固体型リチウムイオン電池の高出力化
　　　　2.2.4　Coフリー水酸化ニッケル正極の開発
　　2.3　おわりに
3　四流体ノズルを搭載した噴霧乾燥装置(マイクロミストドライヤ)による微粒子化(池田和也)
　　3.1　噴霧乾燥装置
　　3.2　マイクロミストドライヤ
　　3.3　四流体ノズルの原理
　　3.4　四流体ノズルの特徴
　　3.5　四流体ノズルの気体量・液量・液滴径の関係
　　3.6　マイクロミストドライヤでの有機溶剤原料の乾燥
　　3.7　まとめ
4　粉体ハンドリング技術(秋元祐)
　　4.1　はじめに
　　4.2　粉体供給機選定についての検討
　　　　4.2.1　前工程の装置の種類からの検討
　　　　4.2.2　粉体物性からの検討
　　　　4.2.3　必要な定量精度からの定量供給機の検討
　　　　4.2.4　粉体の排出状態からの検討
　　　　4.2.5　必要な供給能力からの検討
　　　　4.2.6　前工程,後工程の装置のレイアウトからの検討
　　　　4.2.7　後工程の装置の種類からの検討
　　4.3　供給機の種類
　　4.4　容積式供給機
　　　　4.4.1　振動式供給機
　　　　4.4.2　回転運動式供給機(テーブル式)
　　　　4.4.3　回転運動式供給機(スクリュー式)
　　　　4.4.4　回転運動式供給機(その他)
　　　　4.4.5　その他
　　4.5　容積式供給機の特徴のまとめ
　　4.6　重量制御式定量供給機
　　　　4.6.1　ロスインウェイト式供給機
　　　　4.6.2　ベルトスケール式供給機
　　　　4.6.3　落下衝撃式流量計(インパクト流量計)
　　　　4.6.4　静電容量式流量計
第4章　混合・分散・混練・塗工
1　薄膜旋回ミキサーによる電極材スラリー最適化と連続分散プロセス(大畠積)
　　1.1　はじめに
　　1.2　フィルミックスと分散効果
　　　　1.2.1　フィルミックス
　　　　1.2.2　従来方式との比較
　　1.3　微粒子電池材料への分散効果
　　　　1.3.1　ミキシングプロセス比較
　　　　1.3.2　フィルミックスによる微粒子電極材料分散効果
　　　　1.3.3　電極材スラリー物性の再現性
　　　　1.3.4　電極材スラリー分散条件の最適化
　　1.4　連続生産技術「CDMプロセス」
　　1.5　CDMプロセスの製造コスト低減効果
　　1.6　今後の展望
2　材料の均質混合・分散技術(石井利博)
　　2.1　はじめに
　　2.2　混合,分散工程について
　　　　2.2.1　混合,分散と循環型インラインミキサー「プシミックス」
　　　　2.2.2　循環型インラインミキサー「プシミックス」の運転方法と原理
　　　　2.2.3　循環型インラインミキサー「プシミックス」と他のミキサーとの動力比較
　　2.3　粉砕工程について
　　　　2.3.1　粉砕とビーズミル
　　　　2.3.2　ビーズミルの粉砕原理
　　　　2.3.3　乾式と湿式の特徴
　　　　2.3.4　“エコ粉砕”の実験例
　　2.4　おわりに
3　電極塗工のプロセスの最適化技術(竹原秀麿)
　　3.1　はじめに
　　3.2　電極塗工での変動要素とその最適化
　　　　3.2.1　塗工材・塗工基材
　　　　3.2.2　塗工プロセス中の粘度変化
　　　　3.2.3　その他の条件
　　3.3　精密塗工のためのコーティングユニット
　　　　3.3.1　定量ポンプ
　　　　3.3.2　ダイ位置調整機構(ダイサポート)
　　　　3.3.3　バックアップロール
　　　　3.3.4　バキュームボックス
　　3.4　効率改善と精度向上
　　　　3.4.1　両面同時塗工
　　　　3.4.2　多層同時塗工
　　　　3.4.3　塗工分布検査と連続調整
　　3.5　おわりに
第5章　材料焼成・乾燥
1　ローラーハースキルンによるリチウムイオン電池正極材の焼成技術(林拓路)
　　1.1　はじめに
　　1.2　ローラーハースキルンの歴史
　　1.3　ローラーハースキルンの構造と性能
　　1.4　リチウムイオン電池正極材の焼成技術
　　1.5　まとめ
2　ロータリーキルンによる焼成技術(籠橋章)
　　2.1　ロータリーキルンの構造と原理
　　　　2.1.1　ロータリーキルンについて
　　　　2.1.2　ロータリーキルンの加熱方法
　　2.2　電池材料の焼成
　　　　2.2.1　正極材料用ロータリーキルン
　　　　2.2.2　負極材料用ロータリーキルン
　　　　2.2.3　サヤ方式とロータリー方式による焼成の違い
　　2.3　おわりに
第6章　資源・リサイクル技術
1　リチウムイオン電池の資源問題とリサイクル技術(芝田隼次)
　　1.1　リチウムイオン電池の資源
　　1.2　リチウムイオン電池の材料
　　1.3　二次電池のリサイクル
2　ニッケル水素電池のリサイクル技術(宮之原啓祐)
　　2.1　ニッケル水素電池のリサイクルについて
　　2.2　リサイクルの目的
　　2.3　リサイクルプロセスの概要
　　　　2.3.1　円筒型電池の電極構造
　　　　2.3.2　電池の失活化と破砕
　　　　2.3.3　解砕・分級・篩分け
　　　　2.3.4　回収負極活物質の還元,脱炭
　　2.4　リサイクル品の再利用
　　2.5　今後の取り組み

【次世代Li電池材料編】
第7章　負極材料
1　チタン酸リチウム負極材料を用いた高出力型リチウムイオン電池(高見則雄)
　　1.1　はじめに
　　1.2　LTO粒子のLi吸蔵・放出反応の速度論
　　1.3　電池基本特性
　　1.4　安全性技術
　　1.5　耐久寿命性能
　　1.6　まとめ
2　SiO系負極の評価技術と電池化技術(幸琢寛,境哲男)
　　2.1　はじめに
　　2.2　SiO材料について
　　2.3　SiO負極の充放電メカニズム
　　2.4　SiO電極を用いたセルの作製と評価の概要
　　2.5　電極およびセルの作製
　　2.6　SiOの不均化による影響
　　2.7　SiOの純度による影響
　　2.8　バインダの検討
　　2.9　銅箔集電体の検討
　　2.10　Liプリドーピング
　　2.11　LiFePO4/SiOセルのサイクル特性
　　2.12　入出力特性
　　2.13　低温特性とLiデンドライト
　　2.14　4極セルによる抵抗分離
　　2.15　SiO負極の体積変化
　　2.16　おわりに
3　高容量シリコン負極SILXの開発(井手仁彦)
　　3.1　はじめに
　　3.2　次世代リチウム2次電池用高容量Si負極SILX○R
4　ガスデポジション法による金属・合金系/ケイ素コンポジット負極の開発(薄井洋行,坂口裕樹)
　　4.1　はじめに
　　4.2　ガスデポジション法によるコンポジット厚膜負極の作製
　　4.3　Siとシリサイドとの複合粒子を活物質に用いたコンポジット厚膜負極
　　4.4　Si粒子上にNiとCuを段階的に被覆させた活物質を用いたコンポジット厚膜負極
　　4.5　おわりに
第8章　正極材料
1　ポリアニオン系正極材料の研究開発(岡田重人)
　　1.1　第一世代と第二世代正極活物質
　　1.2　第三世代ポリアニオン系正極活物質
　　1.3　ポストオリビン型リン酸鉄リチウム正極活物質
2　水熱法によるリン酸鉄リチウム正極材料の合成と材料特性(斉藤光正)
　　2.1　はじめに
　　2.2　水熱法の優位性について
　　　　2.2.1　水熱法の特徴
　　　　2.2.2　LiFePO4への水熱法の適用
　　2.3　粉体物性と電極特性
　　　　2.3.1　高容量化に向けた粒子設計と粉体物性
　　　　2.3.2　電極特性
　　2.4　おわりに
3　イオウ系正極材料の研究開発(竹内友成)
　　3.1　はじめに
　　3.2　金属硫化物
　　3.3　単体硫黄および硫化リチウム
4　リチウムシリケート系正極材料の研究開発状況と新規溶融炭酸塩合成法(小島晶,小島敏勝,境哲男)
　　4.1　リチウムシリケート系材料の研究開発の経緯
　　4.2　溶融炭酸塩法によるリチウムシリケート系正極材料の合成
　　4.3　Li2FeSiO4およびLi2MnSiO4正極作製方法と正極特性
　　4.4　まとめ
第9章　セパレータ
1　耐熱性微多孔膜系セパレータ(西川聡)
　　1.1　はじめに
　　1.2　耐熱性微多孔膜系セパレータの構成
　　1.3　耐熱性向上と安全性への寄与
　　1.4　濡れ性改善とサイクル特性への寄与
　　1.5　酸化劣化防止効果
　　1.6　おわりに
2　リチウムイオン電池用セパレータの最近の動向(山下義裕)
　　2.1　リチウムイオン電池用セパレータの役割
　　2.2　セパレータ用微多孔膜の作製方法
　　　　2.2.1　1成分乾式微多孔膜
　　　　2.2.2　2成分湿式法
　　　　2.2.3　3成分湿式法
　　2.3　新しい手法による微多孔膜の作製
第10章　バインダー
1　電池用非水系バインダー(永井愛作)
　　1.1　はじめに
　　1.2　接着剤の種類と特徴
　　1.3　非水系溶媒について
　　1.4　PVdFバインダー
　　1.5　ポリイミド系バインダー
　　1.6　おわりに
2　電池用水系バインダー(脇坂康尋)
　　2.1　はじめに
　　2.2　水系負極用バインダー
　　　　2.2.1　負極用バインダーの変遷
　　　　2.2.2　負極用バインダーの特徴
　　2.3　水系正極用バインダー
　　　　2.3.1　新規活物質への対応
　　　　2.3.2　水系バインダーの分散性
　　　　2.3.3　水系正極バインダーを用いた電池の性能
　　2.4　おわりに

【次世代型電池編】
第11章　燃料電池型二次電池
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(堤敦司,崔復圭)
1　はじめに
2　燃料電池型二次電池(FuelCell/Battery:FCB)の概念
3　負極について:水素吸蔵合金
4　正極について:二酸化マンガン
5　おわりに
第12章　硫化物系全固体リチウム二次電池
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(辰巳砂昌弘,林晃敏)
1　はじめに
2　メカノケミカル法による硫化物系固体電解質微粒子の作製
3　電極/電解質固体界面に着目した全固体電池の高性能化
　　3.1　電極―電解質ナノ複合体のメカノケミカル合成
　　3.2　パルスレーザー堆積法を用いた電極活物質粒子への電解質薄膜コーティング
　　3.3　ガラス電解質の軟化・融着挙動を利用した電極/電解質界面形成
4　おわりに
第13章　ナトリウムイオン二次電池
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(駒場慎一,藪内直明,村田渉,石川徹,岩立淳一)
1　ポスト・リチウムイオン電池の候補:ナトリウムイオン電池
2　負極および電解液
　　2.1　負極用炭素材料
　　2.2　充放電特性の電解液依存性
　　2.3　ハードカーボン負極上に生成するSEI
　　2.4　ハードカーボン負極のナトリウム吸蔵機構
3　正極
　　3.1　O3型層状酸化物
　　3.2　P2型Fe系層状酸化物
4　ナトリウムイオン二次電池
5　まとめ
第14章　リチウム―空気電池の開発
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(周豪慎)
1　緒言
2　従来型リチウム―空気電池
3　新型リチウム―空気電池
4　リチウム―銅空気電池の性能
5　今後の展開