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大容量キャパシタ技術と材料V
―ユビキタス対応の超小型要素技術と次世代大型要素技術―
Technologies and Materials for Advanced EDLC
[コードNo.2006T509]

■監修/ 西野敦(西野技術士事務所)
直井勝彦(東京農工大学大学院)
■体裁/ B5判 295ページ
■発行/ 2006年 7月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 70,200円(税込価格)

前書2冊大好評につき、最新動向を網羅した待望の第3弾刊行!
高エネルギー密度・高出力化を目指した各社の材料開発・応用展開、大学等の研究者による次世代を志向した研究開発を掲載!
気になる海外の動向も各国の代表研究者が詳述!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

刊行にあたって
 2006年初夏、ここに来てキャパシタが益々熱くなってきている。環境性と経済性が両立できるエネルギーデバイスとして注目をあつめているキャパシタが新たな展開をみせている。これまで、エネルギー密度的には今一つであった従来型の活性炭EDLCは、どんどん進化している。最近提案されている次世代大容量キャパシタは、その作動電圧が、2.7Vから3〜4V級へ向上、エネルギー密度も10Wh/kgから20Wh/kg超へと、大幅な向上をみせている。市場もこれに伴って従来の枠にとどまらず、密かに拡大の一途を辿っている。
 その背景には、ナノテク電極材料の大幅な進化、正負極非対称型の電極構成、リチウムイオン電池で開発された要素技術の導入、イオン液体などの新規電解液の開発などが挙げられる。それらのR&Dの現状ついては、本書の各章に詳細に述べられているので参照していただきたいが、その技術的なレベルは日夜向上している。
 近年の大容量キャパシタはその蓄電機構が、より電池に近いもの(ファラデー反応を利用した)も多く見られる。新型のキャパシタは、「キャパシタ」なのか「電池」なのか、その定義はますます曖昧になってきており、従来の概念では明確に区別することは難しい。それらのキャパシタは「シュードキャパシタ」などと呼ばれている。しかし、キャパシタと称する以上は、(1)パワー密度が高い、(2)サイクル寿命が長い、(3)安全性が高いなどの3つの特徴を犠牲にすることなく、大容量化が果たされていかなければならない。これらをクリアーするのは容易なことではないが、今後の新型大容量キャパシタの課題である。大容量化に伴って、量産化、低コスト化が進めば益々その市場は広がるものと予想され、今後、期待される。
2006年7月3日  東京農工大学大学院 直井勝彦

執筆者一覧
西野敦西野技術士事務所 所長 技術士
直井勝彦東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 教授
荻原信宏東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 助手
前野徹郎クラレケミカル(株) 開発室 室長
宮原道寿(株)クレハ 総合研究所 電材研究室 室長 技術士(化学)
猪飼慶三新日本石油(株) 研究開発本部 開発部 炭素利用プロジェクトグループ グループマネージャー
清家英雄三洋化成工業(株) 開発研究本部 エネルギーデバイス材料研究部 ユニットチーフ
千葉一美日本カーリット(株) R&Dセンター 研究員
森英和日本ゼオン(株) 総合開発センター インキュベーションセンター 主席研究員
山川雅裕日本ゼオン(株) 総合開発センター インキュベーションセンター 主席研究員
和田徹也電気化学工業(株) 有機・高分子部門事業企画 課長
三浦和也(株)ゼロム 開発本部 技術部 執行役員 技術部長
絹田精鎮(株)オプトニクス精密 代表取締役
澁谷治男プライミクス(株) 乳化分散技術研究所 執行役員
神保敏一エルナー(株) 技術開発部 DLCグループ グループリーダー
青木良康昭栄エレクトロニクス(株) 開発センター センター長
松井啓真(株)指月電機製作所 開発本部 FARADCAP技術部 部長
竹重秀文(株)指月電機製作所 開発本部 FARADCAP技術部
内秀則日本ケミコン(株) 基礎研究センター 取締役 基礎研究センター長
吉澤久美日本ケミコン(株) 基礎研究センター 先端技術戦略部 主管
黒木伸郎ニチコン(株) 長野工場 電気二重層技術部 統括部長
岸和人(株)リコー 研究開発本部 先端技術研究所 環境技術研究室 主幹研究員
植田喜延(株)明電舎 社会システム事業本部 電力・施設事業部 電力ソリューション営業技術部 ソリューション技術課 主任
小池哲夫日野自動車(株) HV開発部 主査
Jin-Woo,HurVina Technology Co., Ltd. Researcher
白石壮志群馬大学大学院 工学研究科 ナノ材料システム工学専攻 助手
立花和宏山形大学 工学部 物質化学工学科 助教授
江頭港山口大学 大学院理工学研究科 助教授
森田昌行山口大学 大学院理工学研究科 教授
野原愼士大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 講師
井上博史大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 教授
岩倉千秋大阪府立大学 名誉教授
杉本渉信州大学 繊維学部 精密素材工学科 助手
坂井伸行(独)物質・材料研究機構(現在:東京大学 生産技術研究所 助手)
佐々木高義(独)物質・材料研究機構 ナノスケール物質センター センター長
張鐘賢東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 PD.
五十嵐吉幸東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 助手
John R.MillerJME,Incorporated President
Chi-Chang HuNational Chung Cheng University,Department of Chemical Engineering Professor
Andrew F. BurkeResearch faculty in the Institute of Transportation Studies, University of California-Davis

構成と内容
【第T編 総論】

第1章現在の動向
1電気二重層キャパシタ(EDLC)の現状と参入企業(西野敦)
1.1電気二重層キャパシタ(EDLC)の概要
1.2EDLCの現状
1.3大型〜コイン型EDLCの最新の世界動向
2次世代EDLCとP-EDLCの研究動向(直井勝彦、荻原信宏)
2.1はじめに
2.2次世代大容量キャパシタ
2.2.1次世代EDLC(ナノカーボン電極材料)
2.2.2次世代P-EDLC(導電性ポリマー電極材料)
2.2.3次世代P-EDLC(金属酸化物電極材料)
2.2.4リチウムイオンキャパシタ(非対称型ハイブリッドキャパシタ)
2.2.5イオン液体キャパシタ
2.3おわりに
第2章概要(開発の歴史、学会・セミナー活動、応用の歴史)
1電気二重層キャパシタ(EDLC)の概要(西野敦)
1.1EDLCの特性上の概要
1.2EDLC開発の主な歴史
1.3EDLC関連のセミナー、国際会議
1.4EDLCのキャパシタの中での位置づけ
1.5キャパシタの世界市場とEDLCの市場
1.6EDLCのエネルギー貯蔵の中での位置づけ
1.7EDLCの電池、コンデンサとの特徴比較
2EDLC採用応用製品の歴史(西野敦)
2.1電気二重層キャパシタの特性とその主な応用
【第U編 EDLCの材料開発】

第1章活性炭
1EDLC電極用活性炭について(前野徹郎)
1.1はじめに
1.2EDLC用活性炭の製法について
1.3主な製品の概要、特長
1.3.1YPについて
1.3.2RPについて
1.3.3NKについて
1.3.4NYについて
1.3.5活性炭繊維 クラクティブCHについて
1.4おわりに
2EDLC用特殊活性炭A-BAC-PWの生産技術(宮原道寿)
2.1はじめに
2.2A-BAC-PWの物性
2.3A-BAC-PWの製造方法
2.3.1原料
2.3.2前処理工程
2.3.3賦活工程
2.3.4後処理工程
2.4おわりに
3石油コークスを原料としたEDLC用活性炭(猪飼慶三)
3.1はじめに
3.2新日本石油のニードルコークス
3.3ニードルコークスを原料としたEDLC用活性炭
3.4EDLC電極としての初期特性
3.5おわりに
第2章電解液
1非水系電気二重層キャパシタ用電解液(清家英雄)
1.1非水系電気二重層キャパシタ用電解液
1.2電解液に要求される性能
1.3当社電解液「パワーエレック」の特徴
1.3.1電位特性
1.3.2電解質の溶媒に対する溶解性
1.3.3アルカリを抑制する電解液
1.4イオン液体の電気二重層キャパシタ用電解液への適用について
1.5おわりに
2スピロ型第四級アンモニウム塩を用いた電気二重層キャパシタ用電解液(千葉一美)
2.1はじめに
2.2電解液に求められる特性
2.3スピロ型第四級アンモニウム
2.4SBP電解液の特性
2.4.1電導度
2.4.2粘性率
2.5SBP電解液を用いた電気二重層キャパシタの特性
2.5.1静電容量
2.5.2内部抵抗
2.5.3レート特性
2.6まとめ
第3章電気二重層キャパシタ電極用バインダー(森英和、山川雅裕)
1はじめに
2塗布法への電極製造プロセスの転換
3バインダーの種類と特徴
4塗布工程と電気二重層キャパシタ電極用バインダーの関わり
4.1スラリー安定性
4.2スラリー作製のポイント
4.3塗布特性
4.4乾燥
4.5プレス
4.6スリッティング
4.7捲回
4.8注液前乾燥
4.9注液
4.10セル特性
4.10.1サイクル寿命
4.10.2静電容量
4.10.3内部抵抗
5電気二重層キャパシタの高性能化
6おわりに
第4章導電性改良剤(アセチレンブラック)(和田徹也)
1はじめに
2アセチレンブラックの特徴
3粉体特性
4電気伝導性
5電気二重層キャパシタ用アセチレンブラック
6おわりに
第5章順送金型による、ケース、キャップの製造(三浦和也)
1はじめに
2基本セル構成と重要箇所
3キャップのプレス加工
4ケースのプレス加工
5かしめによる漏液対策
6まとめ
第6章ガス透過安全弁(絹田精鎮)
1ガス透過安全弁及びガス圧力壊裂安全弁
2膜のガス透過性
2.1高分子膜のガス透過性
2.2高分子膜のガス透過機構
3ガス透過膜を利用した弁
3.1高分子膜を利用
3.2金属箔透過膜の利用
3.3壊裂型ガス安全弁
3.4今後のガス透過型安全弁
第7章キャパシタ材料と撹拌技術(澁谷治男)
1はじめに
2T.K.ハイビスディスパーミックス
2.1基本構造
2.2電極材塗料への応用
3T.K.フィルミックス
3.1基本構造
3.2分散原理
3.3電極材塗料への応用
【第V編 各社の開発動向】

第1章超小型と小型
1超小型コイン型の開発動向(西野敦)
1.1コイン型の概要
1.2コイン型EDLCの製品の歴史と展望
1.3現状の課題と将来展望
1.3.1活性炭
1.3.2電解質、溶媒
1.3.3バインダー
1.3.4分極性電極の成形加工方法
1.3.5ガスケット
1.3.6シール剤
1.3.7セパレーター
1.3.8金属ケース
1.4今後の展望
2小形電気二重層キャパシタの用途と技術開発動向(神保敏一)
2.1はじめに
2.2DYNACAPの紹介とその用途
2.2.1コイン形の用途
2.2.2捲回形の用途
2.3小形電気二重層キャパシタの技術開発動向
2.3.1電極
2.3.2電解液
2.3.3その他
3PAS(ポリアセン系有機半導体)キャパシタの技術動向(青木良康)
3.1緒言
3.2PASキャパシタの特徴
3.2.1ポリアセン電極
3.2.2コイン型PASキャパシタ
3.2.3シリンダ型PASキャパシタ
3.3今後の動向
3.3.1高電圧化
第2章大型
1EDLCおよび応用製品の最近の技術動向(松井啓真、竹重秀文)
1.1はじめに
1.2EDLCの要素技術の動向
1.2.1EDLCの分類
1.2.2エネルギー・出力・正規化内部抵抗
1.3EDLCの期待市場での動向
1.4瞬低補償装置でのEDLC応用例
1.4.1瞬低補償装置
1.4.2瞬低補償装置へのEDLCへの要求性能
1.5まとめと今後の課題
2大容量キャパシタの現状と課題(内秀則、吉澤久美)
2.1はじめに
2.2大容量キャパシタ(DLCAPTM
2.3充放電における発熱
2.4寿命性能と寿命加速因子
2.5開発課題
3大型電気二重層コンデンサの技術開発動向(黒木伸郎)
3.1はじめに
3.2EVer CAPの商品群
3.3高性能化技術
3.3.1電極技術
3.3.2電解液技術
3.3.3セパレータ
3.3.4構造開発
3.4積層形の開発
3.5ユニット化技術
3.6おわりに
【第W編 EDLCの新しい応用開発】

第1章業務用複写機、複合機(岸和人)
1複写機と動向
2補助給電システム構成
2.1補助給電構成
2.2キャパシタ補助電源
3定着用補助給電システム
3.1補助加熱による短時間昇温
3.2印刷時の温度低下防止
3.3複写機の省エネ化
4製品への応用
5まとめ
第2章系統安定化用途としてのEDLC応用(植田喜延)
1系統安定化の必要性
2系統安定化用途としてのEDLCの特徴
3系統安定化装置への適用例
3.1装置仕様
3.2制御動作
3.3評価試験結果
第3章商用車のハイブリッド用蓄電装置(小池哲夫)
1はじめに
2商用車について
2.1商用車の課題
2.2技術的な困難さ
3ハイブリッド技術について 
3.1蓄電装置システムの設計方針の決定
3.2蓄電装置のモジュール設計
4蓄電装置の現状
4.1蓄電装置の種類
4.2ハイブリッド用蓄電装置のモジュール
5ハイブリッド車に適した蓄電装置の開発
6まとめ
【第X編 擬似キャパシタ】

第1章A Hybrid Capacitor with Asymmetric Electrodes and Organic Electrolyte(Jin-Woo,Hur)
1Abstract
2Introduction
3Experimental
4Results and Discussion
4.1Test 1 to 5
4.2Test 6 to 12
【第Y編 次世代EDLCの展望と課題】

第1章活性炭
1活性炭の電気二重層容量特性と炭素ナノ構造(白石壮志)
1.1はじめに
1.2活性炭の電気二重層容量
1.3活性炭の製造方法(賦活)
1.4二重層容量と細孔構造
1.5活性炭の結晶構造と表面官能基
1.6寿命特性ならびに電解液依存性
1.7おわりに
2EDLC集電体としてのアルミニウムの不働態皮膜とその表面接触抵抗(立花和宏)
2.1はじめに
2.2有機電解液中におけるアルミニウムの不働態化
2.3アルミニウム集電体と炭素材料との接触抵抗およびその界面設計
2.4おわりに
3EDLC用活性炭の現状と展望(西野敦)
3.1概要
3.2材料と賦活方法
3.3代表的なEDLC用活性炭の代表的な製造方法と展望
3.4代表的な活性炭製造メーカー
3.5活性炭原料、製造方法、主な用途と展望
3.6活性炭の基本特性
第2章電解液
1スピロ型第四級アンモニウム塩を用いた高電導度型電解液(千葉一美)
1.1はじめに
1.2電気二重層キャパシタ用電解液に用いられる溶媒
1.3第四級アンモニウムBF4塩の各種溶媒への溶解性
1.4SBP-BF4/DMC+PC電解液の特性と問題点
1.5SBP-BF4/DMC+EC+PC電解液の特性
1.6SBP-BF4/DMC+EC+PC電解液を用いた電気二重層キャパシタの特性
1.6.1静電容量
1.6.2内部抵抗
1.6.3レート特性
1.7まとめ
2非水系プロトン伝導性ゲル電解質を用いたキャパシタ(江頭港、森田昌行)
2.1はじめに
2.2非水系プロトン伝導性ゲル電解質の設計指針
2.3プロトン伝導性非水系ゲル電解質を用いた電気二重層キャパシタ
2.4プロトン伝導性非水系ゲル電解質を用いたハイブリッドキャパシタ
2.5おわりに
3高分子ヒドロゲル電解質を用いる電気二重層キャパシタ(野原愼士、井上博史、岩倉千秋)
3.1はじめに
3.2アルカリ性高分子ヒドロゲル電解質
3.3酸性高分子ヒドロゲル電解質
3.4おわりに
【第Z編 次世代P-EDLCの展望と課題】

第1章金属酸化物を用いるP-EDLC
1酸化ルテニウム系電極材料のナノ構造制御と電荷蓄積メカニズム(杉本渉)
2酸化マンガンナノシート電極の電気化学キャパシタ特性(坂井伸行、佐々木高義)
2.1はじめに
2.2酸化マンガンナノシートの合成
2.3酸化マンガンナノシートの導電性基板上への積層
2.4酸化マンガンナノシートの電気化学キャパシタ特性
2.5おわりに
3電気泳動電着法により作製したRuO2電極(直井勝彦、張鐘賢、五十嵐吉幸)
3.1はじめに
3.2EPD法についての概説
3.3EPD法によって作製したRuO2電極のキャパシタ特性
3.3.1EPDパラメータと熱処理温度を変化させた時のRuO2電極のキャパシタ特性
3.3.2PTFEバインダーを添加したRuO2電極のキャパシタ特性
3.4おわりに
【第[編 海外の動向】

第1章North American Trends in the Electrochemical Capacitor Industry(John R.Miller)
1Introduction
2Government Sponsored Programs
3Commercial Developments
3.1Maxwell Technologies
3.2Axion Power International
3.3International Sales into North America
4Professional Events and Organizations
4.1Advanced Capacitor World Summit
4.2KiloFarad International
4.3International Seminar on Double-Layer Capacitors and Hybrid Energy Storage Devices
第2章Research and Development Trend of Supercapacitors in Taiwan(Chi-Chang Hu)
1Abstract
2Introduction
3R&D in industries
4R&D in universities academic institutes
5Summary
第3章Vehicle Applications and Market Trends of Large Supercapacitors(Andrew F. Burke)
1Introduction
2Status of the technology for large supercapacitors-cells and modules
3Potential applications and device/system requirements
3.1Engine starting applications
3.2Hybrid Vehicle Applications
4Product developments and vehicle demonstrations
4.1Product developments-engine starting
4.2Demonstrations/small scale production-hybrid-electric vehicles
4.2.1Transit buses
4.2.2Passenger car
5Projected market trends of supercapacitors in production vehicles

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