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電気自動車と電池開発の展望    
Foresight on Electric Vehicle and Battery Development
[コードNo.2011T785]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 佐藤登(サムスンSDI Co., Ltd.)・小林敏雄((財)日本自動車研究所)
■体裁/ B5判 269ページ
■発行/ 2011年4月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,440円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0328-4

 
★CO2削減、環境対応に向けた、これまでの取り組みと今後の展望を解説!
★電気自動車用電池の材料開発や最先端の次世代電池についても詳述!
★電気自動車のビジネスモデルに加え、電池の標準化に関する情報も収載!

キーワード

自動車と環境対応/電気自動車の変遷/リチウムイオン電池/電気自動車用電池材料/次世代電池/電池製造のコスト分析/資源・元素/中国市場/電池の評価技術/電池の標準化と試験法/普及に向けたビジネスモデル


刊行にあたって

 自動車の電動化は、ニッケル水素電池搭載の電気自動車とハイブリッド車が市場に供給された1997年から徐々に浸透し、現在では家庭での充電が可能なプラグインハイブリッド車、さらにはリチウムイオン電池搭載の電気自動車の量産という形で末広がりの様相を呈してきた。
 本書は、主に電気自動車の過去から現在に至るまで、そして未来を展望するにあたっての事業ビジネスモデルや実証実験も包含しつつ、それに伴う電池開発の現状と将来電池の展望、関連する電池材料の開発動向、電池の評価方法と標準化への取り組みについても採り上げ、さらには資源・元素戦略は電池分野にとっても極めて重要であることから解説した。
 今後の電気自動車や電池ビジネスと技術開発の可能性と進化を洞察する上でも、本書が多くの関係者にとって参考となるものと期待したい。
(本書一部抜粋)

著者一覧

佐藤登サムスンSDI Co., Ltd. 常務取締役 工学博士
小林敏雄(財)日本自動車研究所 所長;東京大学名誉教授 工学博士
石谷久(社)新エネルギー導入促進協議会 代表理事
小野昌朗(株)東京アールアンドデー 代表取締役社長;(株)ピューズ 代表取締役社長
西美緒ソニー(株) 社友
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長;神戸大学併任教授
藤谷直子エナックス(株) 米沢研究所 主任研究員
小林直哉(株)サムスン横浜研究所 AR3 Team 主席研究員石原達己 九州大学 大学院工学研究院 教授
石原達己九州大学 大学院工学研究院 教授
菅原秀一泉化研(株) 代表 工学博士
原田幸明(独)物質・材料研究機構 元素戦略センター長
荻須謙二戸田工業(株) 戸田Energy Materials Compay 経営戦略室 室長;品質保証部門 部門長 常務執行役員
阿部一雄三井造船(株) 事業開発本部 LIB事業室 室長
坂口善樹三井造船(株) 事業開発本部 LIB事業室 技術開発グループリーダー
宮永俊明新日鐵化学(株) LIB電極プロジェクト マーケッター;大阪大学 大学院基礎工学研究科 招聘教授 工学博士
松永昌之アルケマ(株) 京都テクニカルセンター グローバルマーケットマネージャー 兼 グループマネージャー
田中公章日本ゼオン(株) 機能性材料事業部 事業部長 取締役執行役員
西田哲郎ステラケミファ(株) 研究部 主任研究員
山田一博東レ東燃機能膜合同会社 技術開発統括部 製品開発・テクニカルサービス部長
石尾雅昭(株)NEOMAXマテリアル 技術部 技術部長 工学博士
大木朝照(株)NEOMAXマテリアル 代表取締役
堀尾博英森田化学工業(株) 取締役;森田化工(張家港)有限公司 董事 総経理
仁科辰夫山形大学 大学院理工学研究科 物質化学工学専攻 教授
矢田静邦(株)KRI 顧問
広瀬久士(財)日本自動車研究所 FC・EV研究部 主席研究員
田中謙司東京大学大学院 工学系研究科 システム創成学専攻 助教
鈴木高宏長崎県産業労働部 政策監(EV&ITS推進担当);東京大学 生産技術研究所 先進モビリティ研究センター 客員准教授
青木新二郎パーク24(株) パーキング総合研究所 所長

構成および内容

【第T編 自動車と環境】

第1章自動車と環境技術の展望(石谷 久)
1はじめに
2内燃機関自動車(ICEV)の特長と課題
3エネルギー環境問題への対応技術
4低炭素化社会実現のための次世代自動車技術
5エネルギー環境技術としての電動車両の特性
6おわりに
第2章電気自動車の変遷と将来展望(佐藤 登)
1はじめに
2EVの法規とEVの進化
3EVのビジネスモデルと課題
4今後の展開
第3章東京アールアンドデーにおける電気自動車の開発(小野昌朗)
1はじめに
2出会い
3最初のプロジェクト
4新日鉄NAV
5電気スクーターの開発
6Dream Mini
7東京電力IZA
8電気レーシングカー
9株式会社ピューズの設立
10進化した電気スクーター技術
11超高性能電気乗用車エリーカ
12ベタープレイスの電池交換式電気タクシー
13電気バス
14まとめ

【第U編 電池開発の変遷と次世代電池の展望】

第1章リチウムイオン二次電池誕生までと今後の成長(西 美緒)
1はじめに
2金属リチウム二次電池の開発
3Li に代わる Li 系負極
4Li を含む正極
5炭素負極
5.1ソフト・カーボン
5.2ハード・カーボン
5.3黒鉛
6LIB の充放電反応
7LIB の将来
7.1負極
7.2正極
7.3電解液
7.4EV、HEV 用 LIB
第2章電気自動車用電池の将来展望(境 哲男)
1はじめに
2電気自動用電池の研究開発状況
3Liイオン電池の高性能化と材料開発
3.1電池構成材料と安全性
3.2セパレータ材料の開発状況
3.3負極材料の開発状況
3.4正極材料の開発状況
3.5電解質材料の開発状況
4将来展望
第3章エナックスにおける電池開発(藤谷直子)
1はじめに
2電動車両向けリチウムイオン電池の用途と要求性能
3高エネルギー密度化と安全性
3.1電池容量(正極材料)と安全性
3.2セパレータと安全性
4まとめ
第4章全固体電池(小林直哉)
1はじめに
2固体電解質材料
2.1固体電解質材料の研究開発の歴史
2.2固体電解質の種類
2.3固体電解質と液体電解質を用いた電池の課題
3全固体電池の特性
3.1出力&寿命特性
3.1.1LiCoO2正極を用いた全固体電池の特性
3.1.2正極/固体電解質界面での副生物抑制技術開発
3.2安全性
3.3エネルギー密度
4まとめ
第5章リチウム空気電池(石原達己)
1はじめに
2空気電池の種類と開発の歴史
3Li-空気2次電池の現状
4新規な空気極としてのメソポーラスMnO2
5おわりに
第6章電気自動車用電池のコスト分析(菅原秀一)
1はじめに
1.1原材料と製造工程(連続と不連続)
1.2LiBの数量とコスト
2自動車用LiBの仕様と原材料コスト (A)
2.1セルの仕様と原材料コスト
2.2正極と負極のコスト
2.3自動車のタイプとセルの原料コスト
2.4正極、負極の選定
3LiBの製造工程と製造コスト(B)
3.1大型セルの製造工程
3.2製造工程の区分と装置
3.3中間工程
3.4コスト計算の手順
3.5製造規模と操業
3.6製造設備
3.7製造装置の比率
3.8設備投資金額の考え方
3.9製造コストの試算
3.10セルの製造コストと設備投資額
3.11利益率ROIの計算
3.12ROI、製造原価率および祖利益率
3.13設備投資の事例
4電動化自動車の台数(2020年仮定)と搭載LiBの容量(C)
4.1電動化自動車の台数
4.2搭載LiBの容量
4.3電池ユニットの総容量
4.4電動化自動車の販売シェア(%)予測
5LiBの数量とコスト(積算結果)
5.1原材料コスト
5.2正極+負極のコスト(円/kWh)
6原材料と製造コストのマップ(コストダウンの方向性)
6.1セルの製造コストと原材料
6.2LiBのコストロードマップ

【第V編 電気自動車用電池材料】

第1章資源・元素戦略(原田幸明)
1はじめに
2モータ用希土類資源の現状
3電池関連元素の現状
3.1リチウム
3.2コバルト
3.3ニッケルおよびマンガン
4資源リスクの考え方
4.1資源利用の4つの制約 + 1
4.2資源リスク増大の二つの要因
4.33つのサステイナビリティへの資源リスク
5資源リスク軽減への4つの実践
6元素戦略の3つの戦略
7都市鉱山開発で問われる製造業のサプライチェーン、循環チェーン管理
第2章自動車用正極材料(荻須謙二)
1はじめに
2正極の概要
3正極に求められる要件
4車載用正極材料
4.1LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4 (Spinel構造)
4.2LiNiCoAlO2
4.3LiNiMnCoO2、Li-Rich NiCoMnO2、Li(Li1/9Ni1/3Mn5/9)O2 層状正極材料
4.4LiMePO4(Me: Fe、 Mn)
5安全性
6おわりに
第3章リン酸鉄リチウム正極材料(阿部一雄、坂口善樹)
1はじめに
2オリビン系正極材料とは
3リン酸鉄リチウムの実用化のための技術開発
4リン酸鉄リチウム製造プロセスの紹介
5当社の製品開発動向
5.1高出力仕様・リン酸鉄リチウムの検討
5.2高エネルギー密度仕様・リン酸鉄リチウムの検討
6低炭素コート・高性能リン酸鉄リチウム正極材料(LCC品)の紹介
6.1LCC品の粉体物性
6.2LCC品の正極電極特性
6.3高エネルギー密度対応LCC品の正極電極特性
7新しいビジネスモデル
第4章ソフトカーボン系負極材料(宮永俊明)
1負極材料の概要
2炭素系負極材料
3ソフトカーボン
3.1ソフトカーボンとは?
3.2ソフトカーボンの特徴
4資源という点から見た負極材料
第5章PVDFバインダー(松永昌之)
1はじめに
2PVDF製造プロセスとバインダー特性
3高分子量PVDFが有するバインダー特性
4PVDFバインダーと電池の安全性
第6章進化するバインダー材料(田中公章)
1はじめに
2負極用バインダーの種類と特徴
3正極用バインダーの種類と特徴
4バインダーの機能と問題点および技術動向
4.1分散特性
4.2活物質の保持特性
5次世代のバインダー材料の開発
6まとめ
第7章リチウムイオン電池用電解質の開発動向(西田哲郎)
1はじめに
2電解質の役割
3リチウム電解質の開発動向
4おわりに
第8章セパレータ材料の電池信頼性及び安全性への寄与(山田一博)
1はじめに
2電池信頼性/安全性とセパレータ機能との関係及び当社品の特徴
2.1正・負極を電気的に隔てる機能 (正・負極の直接接触の防止)
2.2孔径分布
2.3シャットダウン機能
2.4メルトインテグリティー機能
2.5その他 (電解質のイオンを正・負極間を容易に移動させる機能)
3各社の電池信頼性/安全性向上に対する最近の取り組み
3.1メルトインテグリティーや耐熱性向上の一般的な技術
3.2セパレータメーカの最近の開発例
3.3電池メーカの最近の開発例
3.4今後の開発方向
4当社の次世代多層化セパレータの紹介
4.1技術プラットフォーム
4.2フィルム設計
4.3さらなる高メルトダウン温度化
4.4低シャットダウン温度化及び低熱収縮化
5おわりに
第9章電池用クラッド材料と実用例(石尾雅昭、大木朝照)
1はじめに
2クラッド材料の製造方法と特長
3電池用クラッド材料
3.1電池ケース用クラッド材料
3.2内部電極用クラッド材料
3.3タブ、端子、モジュール配線用クラッド材料
4おわりに
4.1新しいクラッド材料と電池モジュールの組立技術
4.2まとめ
第10章中国市場における電池および材料動向(堀尾博英)
1はじめに
2中国電池及び電池材料業界のこれまでの流れ
3中国電池業界の特異性
4中国電池メーカーの現状
5正極、負極、セパレーター、添加剤
6電解液
7電解質
8中国特有の電池市場
9中国電池事業発展の理由
10チャイナリスク
11車載用電池について
12今後の電池及び電池材料市場の動向

【第W編 電気自動車用電池材料の評価法】

第1章リチウム二次電池の電極評価法と解析(仁科辰夫)
1はじめに
2Auを集電体として、活物質粉体を圧着して測定せよ
3負極活物質にもAu集電体は有効か?
4大量の炭素導電助材に少量の活物質を混合せよ
5活物質量は必要最大Cレートにおいて1 mA/cm2程度になるようにせよ
5.1電極内部の電解液の枯渇
5.2セパレータ部のイオン伝導
5.3電極内部の電解液中Li+の物質移動速度は?
5.4電解液の対流による移動は?
5.5電極液内のLi+物質移動速度による電流値の最大値をどこに設定するか?
第2章車載用リチウム二次電池の評価技術(矢田静邦)
1はじめに
2電流休止法抵抗
3四極セルによる抵抗分離
4おわりに
第3章リチウムイオン電池の標準化と試験法(広瀬久士)
1はじめに
2標準化
2.1国際標準作成における基本方針
2.2ISO/TC22/SC21における標準化活動
2.2.1ISO12405-1:自動車用リチウムイオン電池パック/システム試験方法-高出力用
2.2.2ISO12405-2:自動車用リチウムイオン電池システム試験方法-高エネルギー用
2.2.3その他
2.3IEC/TC21/SC21A/TC69/JWG(BEV、HEV用二次電池)における標準化活動
2.3.1日本提案成立までの経緯
2.3.2IEC62660-1:自動車用リチウムイオン電池セル-性能試験
2.3.3IEC62660-2:自動車用リチウムイオン電池セル-信頼性と誤用試験
3試験
3.1調査
3.2試験の実施
3.2.1試験施設
3.2.2試験設備・装置
3.2.3試験項目・内容
4今後の取り組み
5あとがき

【第X編 電気自動車のビジネスモデルと今後の展開】

第1章電気自動車に始まる二次電池の普及と環境対応型社会システムの構築-沖縄におけるグリーン・ニューディールプロジェクト-(田中謙司)
1はじめに
2沖縄グリーン・ニューディールプロジェクト
3レンタカーへのEV導入モデル
4充電シミュレーションに基づく配置法
5車載用二次電池の定置再利用モデル
6おわりに
第2章長崎県における電気自動車のビジネスモデル(鈴木高宏)
1背景
2長崎EV&ITSプロジェクト
3五島地域におけるEV・PHV、急速充電器の配備と運用状況
4EV社会を支えるネットワーク
5今後の長崎県の取組み
第3章パーク&チャージ -パーク24による充電設備の展開-(青木新二郎)
1パーク&チャージの開始:第二次EVブーム
1.1第二次ブームの問題点
1.2パブリック充電機器開発実験
2第三次EVブーム
2.1第三次ブームの特徴:インフラ面から見た第二次ブームとの違い
3充電インフラの整備:パーク24グループの取り組み
3.1東京電力との実証実験
3.2自治体駐車場の管理・充電機能設置
3.3EVカーシェアリング等の実験
3.4パーク&チャージの展開と充電機能の検証
4充電インフラ整備における課題
4.1充電設備の使い勝手の改善
4.2クルマとの協調
4.3認証・課金の在り方
5未来へ向けて
5.1楽しさ加速性能
5.2いままでにない動き
5.3パーソナルモビリティから自動走行へ



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