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高性能蓄電池
−設計基礎研究から開発・評価まで−
[コードNo.09NTS233]

■体裁/ B5判・420頁
■発行/ 2009年 9月 11日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 48,816円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86043-263-8

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電池ごとに高性能化に向けた構成要素(正極材料、負極材料、電解質)の課題克服技術、特性解析、評価を解説。さらに次世代蓄電池として注目される電池の最新動向も紹介する。

著者紹介

宮田清藏(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構 シニアプログラムマネージャー
岡田重人九州大学先導物質化学研究所先端素子材料部門 准教授
山田淳夫東京大学大学院工学系研究科 教授
高羽洋充東北大学大学院工学研究科 准教授
鈴木愛東北大学未来科学技術共同研究センター 助教
坪井秀行東北大学大学院工学研究科 准教授
畠山望東北大学大学院工学研究科 准教授
遠藤明東北大学大学院工学研究科 准教授
久保百司東北大学大学院工学研究科 教授
宮本明東北大学未来科学技術共同研究センター/大学院工学研究科 教授
田渕光春(独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員
竹内友成(独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員
小松秀行神奈川大学工学部物質生命化学科
李徳成神奈川大学工学部工学研究所 客員研究員
佐藤祐一神奈川大学工学部物質生命化学科 教授/工学部長
沼田達治NECトーキン(株) 研究開発本部電池開発センター/ラミネート電池事業部マネージャー
米澤正智オートモーティブエナジーサプライ(株)開発部 エグゼクティブエキスパート
吉野彰旭化成(株) フェロー/吉野研究室長
櫻井庸司豊橋技術科学大学電気・電子工学系 教授
石井義人日立化成工業(株)機能性材料事業部無機材料部門開発部 主任研究員
松本一(独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ 主任研究員
梶原鳴雪 愛知学院大学歯学部 客員教授
金村聖志首都大学東京大学院都市環境科学研究科 教授
森田昌行山口大学大学院理工学研究科 教授
吉本信子山口大学大学院理工学研究科 准教授
辰巳砂昌弘大阪府立大学大学院工学研究科 教授
林晃敏大阪府立大学大学院工学研究科 助教
菅野了次東京工業大学大学院総合理工学研究科 教授
西原康師岡山大学大学院自然科学研究科 准教授
冨田靖正静岡大学工学部物質工学科 准教授
坂口裕樹鳥取大学大学院工学研究科 教授
立花和宏山形大学大学院理工学研究科 准教授
本間格(独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門ナノエネルギー材料グループ 研究グループ長
成P新二デュポン帝人アドバンスドペーパー(株)技術生産部 シニア・リサーチ・エンジニア
逢坂哲彌早稲田大学理工学術院先進理工学部 教授
門間聰之早稲田大学高等研究所 准教授
奈良洋希早稲田大学理工学術院先進理工学部 研究助手
藪内直明東京理科大学総合化学研究科 ポストドクトラル研究員
駒場慎一東京理科大学理学部第一部応用化学科/総合化学研究科 准教授
工藤喜弘ソニー(株)先端マテリアル研究所材料解析センター シニアリサーチャー
吉川純大阪大学大学院基礎工学研究科 助教
秋田知樹(独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門ナノ材料科学研究グループ 主任研究員
矢田静邦(株)KRI 顧問/長崎総合科学大学 客員教授
直井勝彦東京農工大学大学院共生科学技術研究院 教授
豊田昌宏大分大学工学部応用化学科 教授
西原洋知東北大学多元物質科学研究所 助教
千葉一美日本カーリット(株)R&Dセンター 研究員/東京農工大学大学院共生科学研究院直井研究室 リサーチフェロー
佐藤貴哉鶴岡工業高等専門学校物質工学科 教授
増田現日清紡ホールディングス(株)新規事業開発本部新規事業開発室 担当課長
松井啓真(株)指月電機製作所第二事業本部品質保証部 部長
境哲男(独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門電池システム研究グループ グループリーダー/神戸大学 併任教授
松本功(株)M&Gエコバッテリー 代表取締役
小沢昭弥国際技術交流協会 理事長/Yeager─Kozawa電池研究所
南繁行大阪市立大学工学部電気工学科 教授
猿川知生東京農工大学大学院工学府/富士重工業(株)スバル技術研究所電池開発グループ
小山昇東京農工大学大学院共生科学技術研究院/工学府 教授
小柳津研一早稲田大学理工学術院 准教授
西出宏之早稲田大学理工学術院 教授
清水陽一九州工業大学工学研究院/大学院物質工学研究系 教授
藤原直子(独)産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門次世代燃料電池研究グループ 主任研究員
江頭港山口大学大学院理工学研究科 准教授
荒井創日本電信電話(株)環境エネルギー研究所エネルギーシステムプロジェクト主幹研究員/グループリーダー
林政彦日本電信電話(株)環境エネルギー研究所エネルギーシステムプロジェクト研究主任
堀江英明東京大学人工物工学研究センター 准教授/日産自動車(株)電子・電動要素開発本部EVエネルギー開発本部 エキスパートリーダー

構成および内容

巻頭言

高性能蓄電池開発の目標と期待される技術革新 〜NEDO蓄電池開発計画を中心として〜

序論 電池電極材料設計思想の変遷

1二次電池のトレンド
2負極活物質のトレンド
3正極活物質のトレンド

第1編 リチウムイオン電池

総説
第1章設計開発
第1節高性能正極材の設計研究
(1)リチウム二次電池正極材料の結晶構造と電子構造の計算化学的解析と電極特性
1はじめに
2計算化学による正極材料の理論設計
3鉄系正極材料の電子構造
4多価イオンのドーピングが電子構造に与える影響
5正極材料の電気伝導度評価
6おわりに
(2)ベースメタル元素を活用した新規正極材料およびその物質構造と性能
1はじめに
2新規ベースメタル酸化物正極の精密作製技術の構築
3高出力化のための新規ベースメタル酸化物正極と導電材との接合技術の構築
4おわりに
(3)新規アルミニウム含有高容量正極材料の合成と電池特性
1はじめに
2材料設計
3合成とキャラクタリゼーション
4電池特性
5おわりに
(4)マンガン系正極リチウムイオン電池の開発
1はじめに
2Mn系正極の特長
3Mn系スピネル正極の課題と対策
4ラミネート電池の形状・特長
5ラミネート電池の特性
6応用分野と今後の展開
第2節高性能負極材の設計研究
(1)高性能負極材料開発の歴史と展望
1はじめに
2高性能負極材料開発の歴史
3負極材料開発の今後の展望
(2)新規負極材の開発と設計機能解析
1はじめに
2負極材料の分類と新規負極材料の最近の実用化事例
3電池開発における負極材料設計指針
4高容量負極材料としてのリチウム遷移金属窒化物
5リチウム遷移金属窒化物から派生した新規負極材料
6おわりに
(3)高性能カーボン負極材の開発
1はじめに
2塊状人造黒鉛負極材「MAG」
3おわりに
第3節高性能電解質の創製
(1)パーフルオロアニオンが拓く新規電解質系の開発
1はじめに
2パーフルオロアニオンからなるイオン液体電解質
3イオン液体から派生した新しい電解質
4おわりに
(2)リチウム二次電池電解液難燃化剤の開発
1はじめに
2現状電解液の安全性改善
3LBI用リン酸エステル系難燃剤
4ホスファゼン系添加剤とLIB機能
5おわりに
第4節全固体リチウム二次電池
(1)全固体リチウムイオン電池の開発と今後の課題
1はじめに
2固体電解質のイオン伝導性
3固体電池のエネルギー密度
4全固体電池の反応界面
5全固体電池作製手法
6全固体電池の充放電特性
7まとめ
(2)高出力リチウムイオン電池用の不燃性ポリマーゲル電解質
1はじめに
2アルキルリン酸エステルを用いた不燃性ポリマーゲル電解質
3おわりに
(3)セラミックス系超イオン伝導性固体電解質を適用した全固体リチウム電池の開発
1はじめに
2Li2S─P2S5系ガラスセラミック固体電解質の開発
3全固体電池の構築と作動特性
4おわりに
(4)固体電解質チオリシコンの開発
1はじめに
2リチウムイオン導電体
3チオリシコン
4チオリシコンの全固体電池への展開
5全固体電池の実現に向けて
6今後の課題
(5)含ホウ素有機─無機ハイブリッド全固体電解質の研究開発
1はじめに
2新規含ホウ素有機─無機ハイブリッドポリマーの合成
3含ホウ素有機─無機ハイブリッドポリマーの物性
4有機電解液の将来展望
5まとめ
第5節電極設計
(1)電極作製にガスデポジション法を利用したリチウム二次電池の開発
1はじめに
2ガスデポジション(GD)法によるリチウム貯蔵金属・合金厚膜電極の作製
3ケイ素系コンポジットGD厚膜電極の負極特性
4おわりに
(2)リチウムイオン電池の高速充放電化と最適化
1はじめに
2リチウムイオン二次電池の電極構造
3電極の電流経路
4アルミニウム集電体
5アルミニウム/炭素導電助材
6導電助材/導電助材
7導電助材、電解質/活物質(界面)
8電解液
9おわりに
(3)ナノ結晶活物質を利用した高容量・高出力型電極の設計
1はじめに
2ナノ結晶活物質に期待される高容量・高出力化のメカニズム
3おわりに
第6節セパレータ
 アラミドセパレータのリチウムイオン電池への適用
1アラミドセパレータ
2アラミドセパレータを使用したリチウムイオン電池
第2章評価技術
 電池設計支援のための先端電気化学的評価方法
1電極評価
2電解質評価
3全電池評価
4リチウム二次電池NiSn負極の例
第1節電極活物質評価
(1)正極材の放射光分析・測定
1放射光を用いたX線回折測定
2X線吸収測定
(2)スズ系およびシリコン系負極活物質のXAFS解析
1はじめに
2XAFS法の原理
3XAFS測定の実際
4Sn系負極材料のXAFS解析
5Si系負極材料のXAFS解析
6まとめ
第2節電子化学反応の可視化と解析
(1)正極におけるリチウムイオン濃度を可視化する電子顕微鏡技術
1はじめに
2分析電子顕微鏡
3高容量正極材料Li1.2Mn0.4Fe0.4O2の局所組成・構造評価
4スペクトラム・イメージング法によるLi脱離・挿入挙動の実空間観察
5酸素による電荷補償
6おわりに
(2)電池の充放電性能と安全性評価法
1はじめに
2電流休止法抵抗(CRM抵抗)
3電流休止法抵抗からの出力予測計算
4リチウムイオン電池の安全性評価

第2編 電気化学キャパシタ

次世代大容量キャパシタの最新動向と材料開発
1はじめに
2キャパシタの用途拡大
3キャパシタと電池
4電気二重層キャパシタの構成、電荷貯蔵原理
5大容量新規キャパシタ材料
6高電圧化によるエネルギー密度の向上
7おわりに
第1章設計開発
第1節電極
(1)炭素材料の微小化とキャパシタ電極への応用
1はじめに
2電気化学処理による微小炭素繊維(ExCFs)の合成
3膨張化炭素繊維の応用
4まとめ
(2)ゼオライト鋳型炭素を電極とした高容量・高出力キャパシタ
1はじめに
2高容量と高出力を両立するための炭素電極の構造
3鋳型法により合成される規則性細孔を有する炭素材料
4ゼオライト鋳型炭素の構造
5ゼオライト鋳型炭素のキャパシタ特性
6おわりに
第2節電解質
(1)電気二重層キャパシタ用電解液の技術動向と高性能化
1はじめに
2電解液に求められる特性
3各環状型電解質の特性
(2)イオン液体を電解質とする電気二重層キャパシタの特性
1イオン液体 263
2電気二重層キャパシタ用電解質としてのイオン液体
3新規イオン液体の電気二重層キャパシタへの適用
第3節セパレータ
 イオン液体の含浸性に優れたセパレータの開発
1はじめに
2ぬれ性の評価について
3種々の液体の表面張力について
4種々の固体表面でのイオン液体の接触角
5無機フィラー含有ポリオレフィン系セパレータのイオン液体への適用
6おわりに
第2章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電池高性能化と利用技術の進展
2電池構成と材料技術の変革
3将来展望

第3編 ニッケル水素電池

第1章ニッケル水素電池の高性能化と信頼性
1電池高性能化と利用技術の進展
2電池構成と材料技術の変革
3将来展望
第2章次世代型3DF─Ni/MH電池(円筒型)の開発と今後の展望
1はじめに
2新規な次世代型3DF─Ni/MH電池の開発
3今後の展望

第4編 鉛蓄電池

 鉛蓄電池の有機ポリマーアクティベーターによる長寿命化と使用鉛量の25〜50%削減した新型電池
1はじめに
2新型活性化剤(有機ポリマー)の効果出現の条件
3実用電池への効果のまとめ
4筆者らの約20年間の研究の大要
5正極と負極に対する添加剤の効果
6SLi電池の劣化回復
7150Aテスト
8さまざまな電池にITE─有機ポリマー活性化剤を使用した結果
9鉛量を25〜50%削減した電池
10まとめ

第5編 注目される次世代蓄電池

第1章水系リチウム電池
1はじめに
2オリビン正極とナシコン負極を用いた水系リチウムイオン電池
3おわりに
第2章リチウムサルファー電池
第1節リチウムサルファー電池の展望
1はじめに
2レドックス活性な硫黄化合物
3今後の展望
第2節リチウム−硫黄系高容量全固体電池の開発
1はじめに
2有機電解液を用いたLi/S電池の特徴と開発動向
3無機固体電解質を用いた全固体Li/S電池の開発
4おわりに
第3章有機ラジカル電池の展望
1有機ラジカルポリマーとは
2電極活物質としての有機ラジカルポリマー
3ラジカルポリマーの合成と電池作製
4新しいラジカル電池とその構成
5おわりに
第4章金属空気電池
第1節金属−空気電池用電極材料の開発と課題
1はじめに
2金属─空気電池用酸素還元触媒材料の開発
3ガス拡散型酸素電極の設
4金属─空気電池の二次電池化
5まとめ
第2節金属空気電池のための固体高分子形空気極の研究
1はじめに
2金属空気電池の二次電池化における空気極の課題
3固体高分子形空気極の試み
4おわりに
第3節鉄−空気二次電池に向けた鉄負極の容量向上の試み
1金属─空気電池の概要
2鉄─空気二次電池に関する従来の取り組み
3鉄/ナノ炭素複合電極の設計およびその特性
4今後の課題
第4節空気極インピーダンス解析
1はじめに
2インピーダンスの実例と解釈
3反応解析
4おわりに

第6編 次世代蓄電池研究開発の展望

1はじめに
2環境車両用電池の研究開発と高出力化
3高出力電池の構築



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