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電気二重層キャパシタの高エネルギー密度化技術
[コードNo.08STA029]

■体裁/ B5判上製本 191ページ
■発刊/ 2008年 9月 29日 S&T出版(株)
■定価/ 59,400円(税込価格)

EDLCの最先端情報からリチウムイオンキャパシタまで詳述
電極、電解液、セパレータ等の材料開発から高エネルギー密度化キャパシタの安全性、応用技術を解説

<執筆者>
森本剛森本技術士事務所
松澤豊日清紡績(株)
今城靖雄日清紡績(株)
松井啓真(株)指月電機製作所
安東信雄富士重工業(株)
光來要三九州大学
金龍中信州大学
遠藤守信信州大学
森下隆広東洋炭素(株)
白石壮志群馬大学
前野聖二ケッチェンブラックインターナショナル(株)
山川雅裕日本ゼオン(株)
西野敦西野技術士事務所
千葉一美日本カーリット(株)
清家英雄三洋化成工業(株)
成瀬新二デュポン帝人アドバンスドペーパー(株)
矢部久博(株)指月電機製作所
上村正(株)明電舎

目  次
1章 キャパシタの技術動向
1大型EDLCの材料
1.1電解液
1.2セパレータ
1.3活性炭電極
1.4新規炭素系電極
2大型EDLCの構造
3大型EDLCのエネルギー密度と出力密度
4ハイブリッドキャパシタ
4.1LiCの原理と特徴
2章 電気二重層キャパシタの高エネルギー密度化への展開
1電気二重層キャパシタの構成要素と原理
2電気二重層キャパシタと二次電池の比較
3電気二重層キャパシタの特徴
4電気二重層キャパシタのエネルギー密度増大のためのアプローチ
4.1静電容量増大のアプローチ
4.1.1窒素含有炭素材料による擬似容量キャパシタ
4.1.2ナノカーボン材料を用いた電気二重層キャパシタ
4.1.3金属酸化物を利用したレドックスキャパシタ
4.1.4正極へのアニオンのインターカレーションを利用したハイブリッドキャパシタ
4.2電圧増大のアプローチ
4.2.1イオン液体を電解液に用いたキャパシタ
4.2.2Liを利用したリチウムイオンキャパシタ
4.3構成要素の質量減少のアプローチ
3章 高エネルギー密度化した電気二重層キャパシタの寿命・信頼性と
    安全性について
1安全性と信頼性
2電気二重層キャパシタの機能と市場・用途
2.1電気二重層キャパシタの期待される機能
2.2電気二重層キャパシタの市場・用途
3電気二重層キャパシタの寿命と信頼性
3.1電気二重層キャパシタの構造と基本特性
3.2電気二重層キャパシタの劣化と寿命
3.2.1電気二重層キャパシタの劣化
3.2.2電気二重層キャパシタの寿命
3.3加速寿命試験
3.4劣化モード
3.5電気二重層キャパシタの信頼性
3.5.1セルの信頼性
3.5.2モジュールの信頼性
4電気二重層キャパシタの安全性
4.1高温過電圧フローティング試験
4.2過電圧充電試験
4.3短絡試験
4.4加熱試験・釘刺し試験
4.5安全性試験のまとめ
4章 リチウムイオンキャパシタの技術動向
1LICの動作原理
2プレドープ技術
3LICの特長
3.1セル設計技術
3.1.1プレドープ深度
3.1.2電極の目付量
3.1.3正極活物質と負極活物質の重量比率
4LICセルの特性
4.1出力特性
4.2信頼性評価
4.3安全性評価
5今後の展開
5章 材料設計による電気二重層キャパシタの高エネルギー密度化と
    特性向上
1節電気二重層キャパシタ電極用活性炭の製法と特性向上
1電気二重層活性炭電極の製造方法ならびにその構造と特性向上
2体積当たりの高静電容量化
 aNaOH賦活炭素
 b電極の膨張抑制
 c電極炭素材調製法
3電位窓拡大
2節電気二重層キャパシタ用ナノカーボン材料電極の開発
1はじめに
2キャパシタ用電極材料の要求条件
3従来カーボン材料での動向と研究成果
3.1活性化反応
3.2従来カーボンを用いたキャパシタ特性報告
4新規ナノカーボン材料の研究成果
4.1ナノチューブ単独
4.2CNT複合体
4.3その他
5今後の展望
3節電気二重層キャパシタ電極へ向けたメソポーラスカーボンの細孔制御技術
1カーボン被覆プロセスを用いた、メソ孔制御多孔質炭素の製造方法
1.1セラミックス基質へのカーボン被覆プロセス
1.2メソ孔制御多孔質炭素の製造
2メソ孔制御カーボンと電気二重層キャパシタ容量との関係
4節電気二重層キャパシタ電極への異種元素ドーピングによる高エネルギー密度化
1はじめに
2窒素含有炭素の容量発現機構考え方
 ・窒素官能基の酸化還元反応による擬似容量の寄与
 ・電極内部に発現する空間電荷層容量の改善
 ・細孔壁の濡れ性の改善
3炭素化ポリアニリン
4さいごに
5節導電性カーボンブラックの電気二重層キャパシタ電極への応用技術
1導電性カーボンブラックとは?
1.1導電性カーボンブラックの構造
1.2導電性発現機構
1.3導電性カーボンブラックの種類とケッチェンブラックの構造・特徴
2導電性カーボンブラックのパワーソース分野への応用
2.1電気二重層キャパシター分野
2.2その他のパワーソース分野 ―二次電池分野―
6節電気二重層キャパシタ用バインダーの高性能化
1電気二重層キャパシタ電極の構成と製造方法
2バインダーの機能と各種バインダーの特徴
3塗布法バインダーに求められるもの
3.1結着性
3.2耐電解液性
3.3電気化学的安定性
3.4電極スラリー安定性
4電気二重層キャパシタ電極の高性能化に向けて
7節電気二重層キャパシタ(EDLC)電極の組成、電極製法と乾燥方法
1EDLCの電極材料
1.1分極性材料
1.1.1EDLC用分極性材料の概要
1.1.2分極性材料の種類と賦活方法
1.1.3代表的なEDLC用活性炭の製法と展望
1.1.4代表的な活性炭製造メーカー
1.1.5活性炭原料の種類と製造方法とEDLCの適合性
1.1.6活性炭の基本特性
1.2EDLC用分極性電極の代表的な製法
1.2.1分極性電極の製法の概要
1.2.2分極性材料の主要構成材料
 a活性炭
 b導電性改良材
 c電解質、溶媒
 dバインダー
 eスラリー安定剤
 fセパレータ
1.2.3分極性電極の主な製法
1.2.3.1分極性電極の構成材料
1.2.3.2成形加工方法(主な製造工程図)
1.2.3.3乾燥方法
1.2.3.4安全対策(漏液、シール剤)
1.2.4今後の展望
8節電気二重層キャパシタ用非水電解液の高性能化
1はじめに
2非水系電解液に求められる特性
2.1電解質の構造と電解液電導度の関係
2.2電解質の溶媒への溶解性と電解液粘性率の関係
2.3電解質の種類と電気化学的安定性の関係
2.4使用できる電解質の種類
3各環状型電解質の特性
3.1電解質種と電導度の関係
3.2電解質種と粘性率の関係
3.3電解質種と電気二重層キャパシタ特性の関係
4スピロ型第四級アンモニウム塩(SBP-BF4)
5従来の電解質との特性比較
5.1電導度−電解質濃度
5.2粘性率−温度
5.3内部抵抗−温度
5.4レート特性
6溶媒種の効果
7まとめ
9節高エネルギー密度化電気二重層キャパシタに向けた電解液の開発
1イミダゾリウム塩の特徴
1.1酸化還元電位
1.2電解質の溶媒に対する溶解性
1.3キャパシタ評価結果
1.4アルカリを抑制する電解液
10節アラミドセパレータによる電気二重層キャパシタの耐電圧の向上
1はじめに
2アラミドセパレータの特徴
2.1アラミド
2.2アラミドセパレータ
3電気二重層キャパシタ
3.1電気二重層キャパシタ
3.2キャパシタの構造
3.3キャパシタの特性
4アラミドセパレータの電気二重層キャパシタへの応用例
4.1活性炭吸着水
4.2電極ユニットの乾燥
4.3耐電圧の評価
5まとめ
6章 高エネルギー密度化電気二重層キャパシタの応用技術
1節車載向け電気二重層キャパシタ(EDLC)の技術動向
1EDLC種類と製品化の歴史
1.1はじめに
1.2電気二重層キャパシタ(EDLC)種類とEDLC実用化の歴史
1.3EDLCの各サイズ別、応用機器、活性炭材料との歴史
2EDLCの最近の応用展開
2.1概要(回生制動応用と産業用応用)
2.2EDLCの自動車への応用展開
2.3HEVの種類と電源構造
2.4フォークリフトへのEDLCの採用例
3ガス透過安全弁
4まとめ
2節電気二重層キャパシタ式瞬時電圧低下補償装置の開発
1動作原理
2開発装置の性能
2.1仕様
2.2特長
2.2.1長時間補償
2.2.2保守性向上
2.2.3高効率・低運転コスト
2.2.4環境負荷の低減
2.3装置に取入れた技術
2.3.1大容量電気二重層キャパシタ
2.3.2常時商用給電方式
2.3.3並列補償方式
2.3.4静止形高速切換スイッチ
2.3.5電気二重層キャパシタ
2.3.6装置寸法
3応用事例
3節EDLCの鉄道分野への応用
1電気鉄道の特徴
1.1電圧降下対策
1.2回生失効対策
1.3電気鉄道用電力貯蔵装置に求められる性能
2EDLCを用いた電力貯蔵装置
2.1直流高速度遮断器(HSCB)
2.2昇降圧チョッパ
2.3フィルタコンデンサ、フィルタリアクトル
2.4電気二重層キャパシタ(EDLC)
3電力貯蔵装置の適用方法
4EDLCを用いた電力貯蔵装置の鉄道への実用例

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