レアメタルフリー二次電池の最新技術動向

The Latest Technological Trend of Rare Metal- Free Secondary Batteries

第1章　ナトリウムイオン電池用材料の研究開発

1　材料開発1　岡田重人,智原久仁子,中根堅次,久世智
1.1　ポストリチウムイオン二次電池の背景

1.2　ナトリウムイオン電池用正極候補

1.2.1　層状岩塩酸化物NaFeO2

1.2.2　層状硫化物TiS2

1.2.3　パイライト型硫化物FeS2

1.2.4　フッ素化ポリアニオン系Na3V2(PO4)2F3

1.2.5　有機系ロジゾン酸二ナトリウムNa2C6O6

1.3　ナトリウムイオン電池用負極候補

1.3.1　ナトリウム金属

1.3.2　金属系負極

1.3.3　炭素

1.4　ナトリウムイオン二次電池

1.5　まとめ

2　材料開発2　藪内直明
2.1　はじめに

2.2　材料設計における基本指針

2.3　層状酸化物

2.4　オキソ酸塩系材料

2.5　まとめ

3　材料開発と電池化　片岡理樹,向井孝志,境哲男
3.1　諸言

3.2　正極材料

3.3　負極材料

3.4　Na0.95Li0.15(Ni0.15Mn0.55Co0.1)O2/Sn-Sb硫化物系ナトリウムイオン電池の充放電特性と安全性評価

3.5　まとめ

4　FSA系溶融塩電解質電池　稲澤信二,沼田昂真,井谷瑛子,福永篤史,酒井将一郎,新田耕司,野平俊之,萩原理加
4.1　はじめに

4.2　MSBの現状

4.2.1　アルカリ金属ビス(フルオロスルフォニル)アミド塩の電池電解液への適用

4.2.2　充放電特性

4.2.3　フローティング充電特性

4.2.4　組電池の試作

4.3　電池の安全性に関する検討

4.4　まとめ



第2章　イオウ系材料の研究開発
1　イオウ系正極の開発状況　小山昇
1.1　はじめに

1.2　結合およびレドックス活性

1.3　単体硫黄のレドックス特性

1.4　硫黄化合物のレドックス電位による分類

1.4.1　第一グループの有機物

1.4.2　第二グループの有機物

1.4.3　第三グループの有機物

1.5　おわりに

2　有機硫黄系正極の研究開発　幸琢寛,小島敏勝,境哲男
2.1　はじめに

2.2　硫黄系正極について

2.3　硫黄系正極の課題

2.4　硫黄変性ポリアクリロニトリル正極材料の合成と電極・電池を用いた評価の概要

2.5　硫黄変性ポリアクリロニトリル材料の合成

2.6　硫黄変性ポリアクリロニトリルの材料特性

2.7　電極およびセルの作製と充放電試験条件

2.7.1　塗工電極

2.7.2　カーボンペーパーを集電体に用いた電極

2.7.3　電池構成

2.8　電極性能

2.8.1　SPAN電極のサイクル寿命

2.8.2　SPAN電極の入出力特性

2.8.3　SPAN電極の体積変化

2.9　SPAN/SiO系フルセルの電池性能

2.9.1　フルセル用Liプリドープ設計

2.9.2　サイクル特性

2.9.3　出力特性

2.9.4　温度特性

2.9.5　大型電池

2.10　SPAN正極を用いたその他の電池

2.10.1　全固体電池

2.10.2　メタルフリー電池

2.10.3　バイポーラ型電池

2.10.4　ナトリウムイオン二次電池

2.10.5　その他の有機硫黄系正極

2.11　SPAN/SiO系電池の安全性試験

2.11.1　釘刺し試験

2.11.2　過充電試験と発生ガスの分析

2.12　まとめと展望

3　硫黄導電性高分子「ポリチオン」　上町裕史
3.1　はじめに

3.2　硫黄系材料および有機系正極材の開発動向

3.2.1　硫黄

3.2.2　有機ジスルフィド化合物

3.2.3　含硫黄ポリマー

3.2.4　正極材料の高容量化:有機系正極材

3.3　㈱ポリチオンの有機硫黄ポリマー

3.3.1　コンセプト

3.3.2　有機硫黄ポリマーの展開

3.4　合成ならびに製造法の検討

3.4.1　合成指針

3.4.2　製造に向けた取組み

3.5　電池特性

3.6　化学構造と電子構造の評価

3.6.1　化学構造:結晶構造評価

3.6.2　電子構造XAFS評価

3.7　実用化製造検討

3.8　まとめと今後

4　硫化物無機固体電解質を用いた全固体硫黄系電池の開発　辰巳砂昌弘,長尾元寛,林晃敏
4.1　はじめに

4.2　硫化物ガラス系固体電解質を用いたバルク型全固体リチウム電池

4.3　硫黄系正極―銅複合体の全固体リチウム電池への応用

4.3.1　硫黄系正極材料を用いた全固体二次電池

4.3.2　単体硫黄―銅系複合体の作製と全固体Li/S電池

4.3.3　硫化リチウム―銅系複合体の作製と全固体Li/S電池

4.4　硫黄系正極―ナノカーボン複合体の作製と全固体リチウム電池への応用

4.4.1　単体硫黄―ナノカーボン複合体の作製と全固体Li/S電池

4.4.2　硫化リチウム―ナノカーボン複合体の作製と全固体Li/S電池

4.5　おわりに



第3章　シリコン系材料の研究開発
1　シリコン系負極材料　森下正典,向井孝志,江田祐介,坂本太地,境哲男
1.1　はじめに

1.2　Si負極を用いたセルの作製と評価

1.3　Si粉末の製造法について

1.4　各種Si負極の特性

1.5　Si負極の体積変化

1.6　LiFePO4正極/Si負極セル

1.6.1　入出力特性

1.6.2　高温・低温特性

1.7　高エネルギー密度形Li過剰正極/Si負極セル

1.7.1　初期特性とサイクル特性

1.7.2　釘刺し試験

1.8　おわりに

2　ケイ酸塩系正極材料の合成と電極特性　小島敏勝,小島晶,境哲男
2.1　はじめに

2.2　リチウムシリケート系材料の開発経緯

2.2.1　リチウムシリケートの材料研究

2.2.2　リチウムシリケートの電極材料としての検討

2.2.3　リチウムシリケート正極の熱的安定性

2.2.4　リチウムシリケートの合成方法とカーボン付与方法

2.2.5　リチウムシリケート正極材料の構造の研究

2.2.6　リチウムシリケート正極材料の計算化学研究

2.2.7　リチウムシリケート正極材料の世界的研究動向

2.3　シリケート系正極材料の特性

2.3.1　溶融炭酸塩を用いたリチウムシリケート系正極の合成

2.3.2　シリケート系正極材料の特性評価

2.3.3　Li2FeSiO4を用いた実電池の作製と評価

2.4　シリケート系正極材料の今後

2.5　まとめ



第4章　有機系材料の研究開発
1　有機ラジカル正極　岩佐繁之
1.1　まえがき

1.2　ラジカルポリマー正極

1.3　PTMA有機ラジカル電池の特性

1.4　エネルギー密度の向上(n型ラジカル材料)

1.5　むすび

2　多電子系有機二次電池　佐藤正春,目代英久,鋤柄宜
2.1　はじめに

2.2　高エネルギー密度有機二次電池の開発戦略

2.3　有機二次電池と多電子反応

2.4　ルベアン酸を活物質とする多電子系有機二次電池

2.5　ルベアン酸誘導体

2.6　多電子系有機二次電池の可能性

3　有機全固体電池　本間格
3.1　はじめに

3.2　有機活物質の多電子反応容量

3.3　有機活物質の高エネルギー密度特性

3.4　準固体電解質

3.5　有機分子の電極特性

3.6　全固体電池デバイス

3.7　全固体電池のサイクル特性

3.8　まとめ

4　キノン系有機正極　八尾勝
4.1　レアメタルフリー正極としての有機正極

4.1.1　はじめに

4.1.2　有機正極の先行研究

4.2　結晶性低分子有機正極

4.2.1　ジメトキシベンゾキノン

4.2.2　環拡張型キノン

4.2.3　インディゴ

4.3　ナトリウム電池やマグネシウム電池への適用

4.4　課題と今後の展開

5　天然高分子を用いた蓄電デバイス用材料の研究開発　山縣雅紀,石川正司
5.1　はじめに

5.2　天然高分子を用いたゲル電解質の開発

5.2.1　電気化学キャパシタ用ゲル電解質

5.2.2　リチウムイオン二次電池用ゲル電解質への展開

5.3　天然高分子を用いた複合電極の開発

5.3.1　電気化学キャパシタ用活性炭複合電極の開発とその高出力特性

5.3.2　リチウムイオン電池用複合電極に対する天然高分子バインダーの可能性

5.4　おわりに



第5章　ガラス結晶化法によるリン酸鉄正極材料の開発　永金知浩
1　はじめに

2　LFP結晶化ガラスの製造プロセス

3　LFP結晶化ガラスの構造

4　LFP結晶化ガラスの電池特性

5　まとめ



第6章　マグネシウム二次電池材料の研究開発
～現状と課題　森田昌行,吉本信子
1　はじめに

2　負極材料のための電解質設計

2.1　マグネシウムイオン電池用負極材料の電解質設計

2.2　マグネシウム金属負極の電解質設計

2.3　電解質の固体化

3　正極材料のための電解質設計

4　おわりに



第7章　ニッケル水素化物電池のレアメタルフリー化　高﨑智昭,西村和也,境哲男
1　諸言

2　産業用大型Ni-MH電池

3　合金負極のコバルトフリー化

4　ニッケル正極のコバルトフリー化

5　電極のファイバー化によるコバルトフリー化

6　おわりに