自動車における脱化石燃料の動きが急速に加速し、世界規模で自動車の電動化が進んでいる。その動きに連動して、リチウムイオン電池(LiB)の高成長が期待されている。
中国では政府がNEV(新エネルギー車)の普及を進めており、2018年から電気自動車(EV)など電動車の一定割合の販売を義務付けるNEV規制が導入される。アメリカでも2018年にカリフォルニア州でZEV(無公害車)規制が導入予定である。また、イギリス・フランス両政府も2040年までにガソリン車とディーゼル車の新車販売を禁止する方針を発表し、インド政府も国内で販売する車を2030年までに全てEVに限定する政策を表明した。
上述のように世界で進む環境規制を受けて、自動車メーカー各社はEVシフトを表明、車載用LiBや部材の需要が急拡大している。2017年は車載用を中心とする中大型LiBが民生小型機器用LiBを上回ると予測されており、今後のLiB需要を牽引するのは、EVやプラグインハイブリッド車(PHV)などの電動車向け大型LiBと見られている。
世界のLiB市場規模は2016年に2兆円を突破し、今後も車載用や蓄電用の用途を中心に大幅に伸び続けると予想されている。2020年には3兆円を大きく超えるものと見られる。化学メーカー各社はLiB部材への投資を活発化させており、また生き残りをかけて、日本のLiB業界では再編の動きが激しさを増している。
このように今後の成長が期待されると同時に競争激化が予想されるLiBの開発動向と市場動向について、世界が電動車の普及拡大を表明したタイミングで、分かりやすく把握できるよう本書を企画した。
【開発編】では、LiBで今後求められる技術、正極材料、負極材料、電解液、セパレータ、バインダー、安全性・性能評価、安全化技術、全固体リチウムイオン電池、車載用LiB、電動車市場の展望について、各分野の代表的な専門家の方々に解説して頂いた。
【市場編】では、LiBの生産概況、構成材料の市場動向(9部材)、用途別市場動向(小型モバイル用途・中型パワー用途・大型パワー用途・大型エネルギー用途)、ハイブリッド車(HV)・PHV・EVの市場動向、主要メーカーの動向について独自取材に基づき、図表・写真を多用して最新のマーケット情報を分かりやすく掲載している。
電池・材料・製造装置・自動車・化学メーカーなど、リチウムイオン電池に関心をお持ちの方々へ向けて、激動の開発・市場動向についての情報収集の一助となれば幸いである。
【開発編】
第1章 リチウムイオン電池の技術動向:今後求められる技術と展望予測
1 はじめに
2 電動車両の展望
3 材料開発とその展望
3.1 正極材料
3.2 負極材料
3.3 電解液
3.4 セパレーター
3.5 パック構造
3.6 その他
4 おわりに
第2章 正極材料
1 はじめに
2 現行正極材料
2.1 リチウムコバルト酸化物
2.2 リチウムニッケル酸化物
2.3 リチウムマンガン酸化物
2.4 リン酸鉄リチウム
3 高電位正極材料
3.1 スピネル型化合物
3.2 オリビン型化合物
4 高容量正極材料
4.1 層状岩塩型正極材料
4.2 トンネル構造正極材料
5 まとめ
第3章 負極材料
1 はじめに
2 炭素系LIB負極材料の開発状況
2.1 LIB負極材料の種類と代表特性
2.2 LIB及び負極材料要求項目
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SCMGⓇの特徴
3.2 人造黒鉛SCMGⓇ(AGr),表面コート天然黒鉛(NGr)の耐久性比較とその解析
3.3 人造黒鉛SCMGⓇの充放電サイクルでの膨張特性
3.4 人造黒鉛SCMGⓇの急速充放電性(入出力特性)
3.5 人造黒鉛SCMGⓇのさらなる高容量化:Si黒鉛複合負極材の開発
4 VGCFⓇのLIB負極用導電助剤としての状況
第4章 電解液
1 リチウムイオン電池用電解液の基本的役割と実用電池における重要性
2 リチウムイオン電池用電解液の技術的課題およびビジネスの現状と今後の展望
2.1 モバイル機器用電池市場と電解液技術およびビジネス
2.2 車載用電池市場と電解液技術およびビジネス
3 リチウムイオン電池の市場トラブルと電解液
4 電解液の純度が電池特性に与える影響に関する検討例
4.1 実験
4.1.1 電解液
4.1.2 リチウム極の充放電特性
4.1.3 有機溶媒からLiPF6の再結晶方法
4.2 結果
4.2.1 有機溶媒から再結晶したLiPF6を用いた電解液
4.2.2 電解液の低温調整
5 電解液添加剤の重要性,種類と機能
5.1 非反応型負極表面処理剤としての電解液添加剤
6 今後の電解液の技術開発とビジネス
第5章 セパレータ材料
1 リチウムイオン二次電池とそのセパレータの登場
1.1 二次電池
1.2 リチウム時代の幕開け
1.3 LIBの用途拡大
1.4 LIB用セパレータ
2 セパレータ向け微多孔膜の種類と製造プロセス
2.1 湿式法
2.2 乾式法
2.3 その他製法
3 LIB用セパレータの役割
3.1 第1の役割「極板間の電子的絶縁性」
3.2 第2の役割「極板間のイオン伝導付与」
3.3 第3の役割「LIBの長期寿命への寄与」
3.4 第4の役割「LIBの高安全化への寄与」
3.5 その他
4 LIB技術動向,そのセパレータ製品設計・技術動向
4.1 LIBの高エネルギー密度化と高入出力化
4.2 LIB高エネルギー密度化に向けたセパレータ製品設計
4.3 LIB高電圧化(高エネルギー密度化)に向けたセパレータ製品設計
4.3.1 セパレータ表面の酸化現象
4.3.2 セパレータの酸化抑制
4.4 LIB高入出力密度化に向けたセパレータ製品設計
4.5 LIB高安全化に向けたセパレータ製品設計
4.6 シャットダウン(閉孔)の低温化
4.7 熱破膜(メルトダウン)の高温化
4.8 極板表面へのセパレータ層形成
5 次世代に向けて
5.1 デンドライト成長検出技術
5.2 評価技術の高度化
6 最後に
第6章 機能性バインダーが実現するリチウムイオン電池の高性能化
1 はじめに
2 リチウムイオン二次電池用機能性バインダー
3 負極用バインダー
3.1 車載用負極バインダーに求められる特性
3.2 長期繰り返し使用における電極の膨らみへの対応
3.3 シリコン系活物質への対応
4 正極用バインダー
4.1 水系正極用バインダーのコンセプト
4.2 コンセプトの検証
5 セパレータ関連材料
5.1 LIB内への機能層の導入
5.2 セパレータの耐熱収縮性向上
5.3 セラミック層の配置場所による比較
6 おわりに
第7章 安全性・性能評価
1 はじめに
2 安全性試験
2.1 安全性試験規格
2.1.1 UN ECE-R100. Series 2 Part Ⅱ
2.1.2 GB/T 31485-2015
2.2 試験方法および試験装置
2.2.1 釘刺し試験(内部短絡試験)
2.2.2 外部短絡試験
2.3 試験装置の安全性機能
2.3.1 異常検知装置(動作プログラム)
2.3.2 保護装置
2.3.3 恒温槽
3 性能評価
3.1 試験規格
3.2 状態検出・劣化診断
3.3 熱マネジメント
4 今後の展望
第8章 リチウムイオン二次電池正極材料の安全化改質技術
1 はじめに
2 LCO正極活物質
3 Ni系正極活物質
3.1 Ni(Ni<0.5)系正極
3.2 Ni(0.8>Ni≧0.5)系正極
3.3 Ni(Ni≧0.8)系正極
3.4 コアシェル型,濃度勾配型正極
4 Li過剰型正極活物質
5 LMO,LFP正極活物質
6 まとめ
第9章 全固体リチウムイオン電池
1 はじめに
2 全固体化への課題
3 酸化物型全固体電池
4 硫化物型全固体電池
5 まとめ
第10章 車載用リチウムイオン二次電池
1 はじめに
2 車載用LIBのセル設計
3 車載用LIBの材料構成
4 高性能化へ向けた材料開発の進展
5 安全性の視点からの考察
6 車載用LIBの例
7 全固体LIBの研究開発の進展
8 おわりに
第11章 電動車市場の展望
1 電動車市場の動向
1.1 欧州:PHEVを繋ぎとして,将来は本命のEVにシフト
1.2 中国:新エネルギー車市場の拡大は継続,48Vシステム車も普及へ
1.3 米国:トランプ政権発足により,電動化も二極化が加速か
1.4 日本:HEV中心のガラパゴス化にブレーキがかかる可能性も
2 電動車市場の将来展望
2.1 電動車の将来市場試算結果
2.2 政策・メーカーの動向見通し
3 電動化の制約要因となる電池業界
4 電池材料業界の再編
5 自動車部品業界へのインパクト
【市場編】
第1章 リチウムイオン電池の生産概況
1 概要
2 市場動向
3 メーカー動向
4 用途動向
第2章 構成材料の市場動向
1 正極材料
1.1 概要
1.1.1 コバルト系
1.1.2 ニッケル系
1.1.3 マンガン系
1.1.4 三元系(NMC)
1.1.5 NCA系
1.1.6 リン酸鉄系
1.2 市場動向
1.3 メーカー動向
1.3.1 国内メーカー
1.3.2 中国メーカー
1.3.3 その他の海外メーカー
2 負極材料
2.1 概要
2.2 市場動向
2.3 メーカー動向
2.3.1 炭素系素材の日本メーカー
2.3.2 炭素系以外の日本メーカー
2.3.3 海外メーカー
3 電解液・電解質
3.1 概要
3.2 電解液溶質材料
3.3 市場動向
3.4 メーカー動向
3.4.1 日本メーカー
3.4.2 中国メーカー
3.4.3 電解液溶質メーカー
3.4.4 添加剤・溶剤
4 セパレータ
4.1 概要
4.2 市場動向
4.3 メーカー動向
4.3.1 日本メーカー
4.3.2 海外メーカー
5 集電体
5.1 概要
5.2 市場動向
5.3 メーカー動向
5.3.1 正極集電体メーカー
5.3.2 負極集電体メーカー
6 バインダ
6.1 概要
6.2 市場動向
6.3 メーカー動向
6.3.1 クレハ
6.3.2 JSR
6.3.3 日本ゼオン
6.3.4 クラレ
6.3.5 住友精化
6.3.6 ソルベイ
7 保護用IC
7.1 概要
7.2 市場動向
7.3 メーカー動向
7.3.1 エスアイアイ・セミコンダクタ
7.3.2 リコー電子デバイス
7.3.3 ミネベアミツミ
7.3.4 テキサス・インスツルメンツ
7.3.5 オンセミコンダクター
8 PTCサーミスタ(PTC thermistor)
8.1 概要
8.2 市場動向
8.3 メーカー動向
8.3.1 村田製作所
8.3.2 日本電産コパル電子
8.3.3 TDK EPCOS(エプコス)
9 電池パック材料
9.1 概要
9.2 市場動向とメーカー
第3章 用途別市場動向
1 小型モバイル用途
1.1 スマートフォン・携帯電話
1.2 タブレット端末
1.3 ポータブルオーディオシステム
1.4 デジタルカメラ
1.5 ノートパソコン
1.6 携帯型ゲーム機
2 中型パワー用途
2.1 電動アシスト自転車
2.2 電動工具類
3 大型パワー用途
3.1 ハイブリッド自動車(HV)
3.2 プラグインハイブリッド自動車(PHV)
3.3 電気自動車(EV)
4 大型エネルギー用途
4.1 自然エネルギー蓄電
4.2 住宅用途(中型組電池)
第4章 HV,PHV,EVの市場動向
1 概要
1.1 アメリカの動き
1.2 中国の動き
1.3 ヨーロッパの動き
1.4 中国以外のアジア諸国
2 市場動向
3 メーカー動向
3.1 日本メーカーの動向
3.2 米国メーカーの動向
3.3 ヨーロッパメーカーの動向
3.4 中国市場でのメーカー動向
第5章 主要メーカーの動向
1 パナソニック
1.1 電池事業の概要
1.2 リチウムイオン電池の開発動向
1.3 リチウムイオン電池の事業動向
2 プライムアースEVエナジー
2.1 電池事業の概要
2.2 リチウムイオン電池の開発動向
2.3 リチウムイオン電池の事業動向
3 村田製作所(ソニーエナジー・デバイス)
3.1 電池事業の概要
3.2 リチウムイオン電池の開発動向
3.3 リチウムイオン電池の事業動向
4 東芝・東芝インフラシステムズ
4.1 電池事業の概要
4.2 リチウムイオン電池の開発動向
4.3 リチウムイオン電池の事業動向
5 オートモーティブエナジーサプライ
5.1 電池事業の概要
5.2 リチウムイオン電池の開発動向
5.3 リチウムイオン電池の事業動向
6 NECエナジーデバイス
6.1 電池事業の概要
6.2 リチウムイオン電池の開発動向
6.3 リチウムイオン電池の事業動向
7 ジーエス・ユアサ コーポレーション/GSユアサ
7.1 電池事業の概要
7.2 リチウムイオン電池の開発動向
7.3 リチウムイオン電池の事業動向
8 リチウムエナジージャパン
8.1 電池事業の概要
8.2 リチウムイオン電池の開発動向
8.3 リチウムイオン電池の事業動向
9 ブルーエナジー
9.1 リチウムイオン電池の開発動向と概要
9.2 リチウムイオン電池の事業動向
10 日立ビークルエナジー
10.1 リチウムイオン電池の開発動向と概要
10.2 リチウムイオン電池の事業動向
11 日立化成
11.1 電池事業の概要
11.2 リチウムイオン電池の開発動向
11.3 リチウムイオン電池の事業動向
12 マクセル
12.1 電池事業の概要
12.2 リチウムイオン電池の開発動向
12.3 リチウムイオン電池の事業動向
13 エナックス
13.1 リチウムイオン電池事業の概要
13.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
14 エリーパワー
14.1 リチウムイオン電池事業の概要
14.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
15 SAMSUNG SDI(サムスンSDI)
15.1 リチウムイオン電池事業の概要
15.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
16 LG Chem(LG化学)
16.1 リチウムイオン電池事業の概要
16.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
17 SK Innovation(SKイノベーション)
17.1 リチウムイオン電池事業の概要
17.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
18 BYD(比亜迪)
18.1 リチウムイオン電池事業の概要
18.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
19 Tianjin Lishen Battery(天津力神電池)
19.1 リチウムイオン電池事業の概要
19.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
20 Amperex Technology(ATL)
20.1 リチウムイオン電池事業の概要
20.2 リチウムイオン電池の開発・事業動向
21 その他の海外メーカー
