二次電池は広く実用化され、その応用範囲は年々増えております。今後は特に電気自動車や分散型電力貯蔵用途などの大型蓄電池分野において市場拡大が見込まれますが、材料費の影響が大きい大型蓄電池の場合、環境負荷やコストパフォーマンスが重視されるため、電極材料などにレアメタルを使用する電池には、その価格と埋蔵量、生産量の課題が残っています。
こうした状況から、近年、大型電源の需要に対応するためレアメタルを用いないあるいは使用量を削減した電池の研究開発が盛んに行われています。その一つであるナトリウムイオン二次電池は、環境負荷が小さく、コストパフォーマンスの良い次世代二次電池として大変期待されています。
一方、次世代電池の普及には現行二次電池市場の動向も大きく関わっています。今後社会でどのような電池が必要とされるのか今後の動向を知ることで次世代電池の動向も見えてくるでしょう。
こうした背景から、本企画の立案に至りました。本書はナトリウムイオン電池の技術開発と二次電池の市場動向とその展望をまとめるものであり、ナトリウムイオン二次電池開発に携わる関連業界、メーカーの方々の今後の研究活動にお役に立てていただける書籍になると考えております。
目次
【技術編 ナトリウムイオン電池の技術動向と二次電池の高性能化】
第1章 NEDOにおける次世代蓄電技術開発の状況 (細井敬)
1 はじめに
2 「NEDO二次電池技術開発ロードマップ2013」について
2.1 自動車用二次電池ロードマップ
2.2 定置用二次電池ロードマップ
3 NEDOにおける蓄電技術開発
3.1 リチウムイオン電池応用・実用化先端技術開発
3.2 安全・低コスト大規模蓄電システム技術開発
3.3 革新型蓄電池先端科学基礎研究(略称「RISING」)
3.4 先進・革新蓄電池材料評価技術開発
4 おわりに
第2章 ナトリウムイオン電池の材料開発と電池特性評価
(中根堅次, 久世智, 岡田重人, 智原久仁子)
1 ナトリウムイオン二次電池の開発背景
2 ナトリウムイオン電池用正極候補
2.1 層状岩塩酸化物NaFeO2
2.2 層状硫化物TiS2
2.3 パイライト型硫化物FeS2
2.4 フッ素化ポリアニオン系Na3V2(PO4)2F3
2.5 有機系ロジゾン酸2 ナトリウムNa2C6O6
3 ナトリウムイオン電池用負極候補
3.1 Na 金属
3.2 金属系負極
3.3 炭素
4 ナトリウムイオン二次電池
4.1 コイン電池評価
4.2 ラミネート電池評価
5 まとめ
第3章 材料開発 (藪内直明)
1 はじめに
2 材料設計における基本指針
3 層状酸化物
4 オキソ酸塩系材料
5 まとめ
第4章 ナトリウム蓄電池用電解質としてのイオン液体 (萩原理加, 松本一彦, 野平俊之)
1 はじめに
2 ビスフルオロスルホニルアミド塩の合成
3 低融点アミド系イオン液体の性質
4 ナトリウム蓄電池への応用
5 新しいナトリウム蓄電池用イオン液体の開発
6 おわりに
第5章 蓄電デバイスと電解液に要求される特性 (鳶島真一)
1 蓄電デバイス市場の今後の展開
2 今後の電池の展開と電解液に対する要求
3 蓄電デバイス用電解液の種類と特徴
4 次世代蓄電デバイスと電解液
5 まとめ
第6章 材料開発と電池化 (片岡理樹, 向井孝志, 境哲男)
1 諸言
2 正極材料
3 負極材料
4 Na0.95Li0.15(Ni0.15Mn0.55Co0.1)O2/Sn‒Sb硫化物系ナトリウムイオン電池の充放電特性と安全性評価
5 まとめ
第7章 電池制御システムによる高安全化技術 (江守昭彦)
1 はじめに
2 電池制御アーキテクチャ
2.1 電池制御回路
2.2 電池制御専用IC
2.3 均等化回路
3 電池制御ソフト
3.1 ソフト構成
3.2 電池制御パラメータの定義
4 おわりに
第8章 リチウムイオン電池の高性能化に向けた分析評価技術 (木村宏, 末広省吾)
1 リチウムイオン電池の高性能化に向けて
2 電極合剤における各材料の分散状態の解析
2.1 測定手法について
2.2 電極サンプリングおよび観察条件
2.3 正極表面および断面における各材料の分散状態
2.3.1 表面観察結果
2.3.2 断面観察結果
2.4 負極表面および断面における各材料の分散状態
2.4.1 表面観察結果
2.4.2 断面観察結果
3 電極断面における反応分布のin situ 顕微鏡観察
3.1 in situ 顕微鏡観察について
3.2 充放電による電極色変化の観察事例
3.3 Li デンドライト発生過程の観察事例
4 まとめ
第9章 電池性能劣化と電解液劣化解析 (秋山毅)
1 はじめに―電池劣化解析の考え方―
2 電解液の劣化解析
2.1 セル内部ガス分析
2.2 電解液主成分の組成変化
2.3 電解液の変成物の定性,定量
2.3.1 GC,GC/MS による電解液変成物の分析
2.3.2 LC/MS による電解液変成物の分析
2.3.3 IC による電解液中のフッ化水素酸(HF)の分析
2.4 劣化解析のための無機元素定量分析
3 まとめ
第10章 電池の劣化残量寿命推定法 (竹井勝仁)
1 はじめに
2 変動負荷の寿命に及ぼす影響
3 保存劣化とサイクル劣化の加成性
4 加速試験とルート則の適用
5 おわりに
第11章 自動車メーカーから見る安全性評価技術 (新村光一, 鋤柄宜)
1 はじめに
2 車両に搭載される電池の特徴
3 車両に搭載される電池の安全性
4 各国の安全性評価基準
4.1 SAE J2464
4.2 QC/T-743-2006
4.3 ECE R100/2
4.4 UN38.3
5 車両搭載電池の安全性における今後の展望
第12章 安全性評価の規格,標準化動向 (青木雄一)
1 リチウムイオン二次電池の評価試験と試験規格
2 安全性試験規格
2.1 電気的試験(連続充電, 外部短絡, 過充電, 過放電, 大電流)
2.2 機械的試験(振動, 落下, 衝撃, 衝突, 圧壊, 強制内部短絡)
2.3 環境試験(温度サイクル, 熱衝撃, 加熱, 低圧)
2.4 UN 国連勧告輸送試験
2.5 リチウムイオン電池の温度サイクル(熱衝撃)試験とその効果
【市場編 二次電池の市場と展望】
第1章 電池別市場動向
1 全体動向
1.1 蓄電池市場の概要
1.2 用途別市場動向
1.3 輸出入動向
2 リチウムイオン電池の市場動向
2.1 小型民生用
2.1.1 市場動向
2.2 国内メーカーの動向
2.3 車載用
2.3.1 市場動向
2.3.2 国内メーカー動向
2.4 住宅,産業用
2.4.1 市場動向
2.4.2 国内メーカーの動向
2.5 大容量定置型
2.5.1 市場動向
2.5.2 国内メーカーの動向
2.6 海外動向
3 鉛蓄電池の市場動向
3.1 車載用
3.1.1 市場動向
3.1.2 国内メーカー動向
3.2 産業用およびその他用途
3.2.1 市場動向
3.2.2 国内メーカーの動向
3.3 海外動向
4 ニッケル水素(NiMH)電池の市場動向
4.1 民生用
4.1.1 市場動向
4.1.2 国内メーカーの動向
4.2 産業機器用
4.2.1 市場動向
4.2.2 国内メーカーの動向
4.3 車載用
4.3.1 市場動向
4.3.2 国内メーカーの動向
4.4 海外動向
5 ニッカド(NiCd)電池の市場動向
5.1 市場動向
5.2 国内メーカーの動向
5.3 海外動向
6 ナトリウム硫黄(NAS)電池の市場動向
7 レドックスフロー電池
7.1 市場動向
7.2 海外動向
8 次世代二次電池と市場展望
8.1 ナトリウムイオン電池
8.2 全固体電池
8.3 金属空気電池/空気電池
8.4 多価イオン電池
8.5 その他の次世代二次電池
第2章 材料市場別動向
1 概要
2 正極材
2.1 市場動向
2.1.1 リチウムイオン電池正極材
2.1.2 その他二次電池の正極材
2.2 国内メーカーの動向
2.2.1 コバルト酸リチウム
2.2.2 ニッケル酸リチウム
2.2.3 マンガン酸リチウム
2.2.4 三元系
2.2.5 リン酸鉄リチウム
2.3 海外メーカー
3 負極材
3.1 市場動向
3.1.1 リチウムイオン電池負極材
3.1.2 その他二次電池の負極材
3.2 国内メーカーの動向
3.2.1 炭素系素材
3.2.2 その他素材
3.3 海外メーカーの動向
4 電解液/電解質
4.1 市場動向
4.2 国内メーカーの動向
4.2.1 電解液
4.2.2 電解質
4.3 海外メーカーの動向
5 セパレータ
5.1 市場動向
5.2 国内メーカー動向
5.3 海外メーカーの動向
