固体電解質 電池 書籍
 
No.1885
LiBの高容量・高耐久化のための電極-電解液(質)の界面制御技術と解析・評価法
電気化学/インピーダンス測定のノウハウと正しいデータ解釈

★ 「イオン伝導度の高い電解質の開発」、「加圧・焼結プロセスの最適化」、「分析技術」の具体策を第一線の執筆陣が紐解く!

全固体電池のイオン伝導性向上技術と

材料、製造プロセスの開発

発 刊:2017年2月28日  体 裁:A4判 464頁  定 価:80,000円(税抜) ISBN:978-4-86104-647-6


■ 執筆者(敬称略)

トヨタ自動車(株) 石黒恭生 静岡大学 冨田靖正
北海道大学 忠永清治 東北大学 和田武
豊橋技術科学大学 松田厚範 東北大学 市坪哲
豊橋技術科学大学 NGUYENH.H.Phuc 東北大学 加藤秀実
三井金属鉱業(株) 宮下徳彦 慶應義塾大学 閻紀旺
静岡大学 鈴木久男 名古屋工業大学 宮崎怜雄奈
静岡大学 坂元尚紀 愛知工業大学 大澤善美
静岡大学 P.JeevanKumar 愛知工業大学 糸井弘行
静岡大学 川口昂彦 長崎大学 森口勇
静岡大学 脇谷尚樹 長崎大学 能登原展穂
(一財)ファインセラミックスセンター 木村禎一 長崎大学 小路慎二
群馬大学 森本英行 長崎大学 瓜田幸幾
NationalUniversityofSingapore 寿雅史 名古屋大学 佐々木勝寛
(国研)産業技術総合研究所 奥村豊旗 大阪電気通信大学 川口雅之
東邦チタニウム(株) 堺英樹 第一工業製薬(株) 佐貫淳
京都大学 高井茂臣 第一工業製薬(株) 中村志穂
香川高等専門学校 藪塚武史 (株)I.S.T 阿部悠佳
京都大学 八尾健 アルケマ(株) 鈴木孝典
(株)オハラ  印田靖 九州大学 林克郎
日本特殊陶業(株) 彦坂英昭 長岡技術科学大学 田中諭
(株)日立製作所 川治純 東北大学 白木将
(株)日立製作所 鈴木渉平 (国研)産業技術総合研究所 白澤徹郎
(株)日立製作所 宇根本篤 東北大学 河底秀幸
東北大学 吉田浩二 東京工業大学 一杉太郎
東北大学 折茂慎一 東北大学 桑田直明
北陸先端科学技術大学院大学 松見紀佳 (株)アルバック 佐々木俊介
東京農工大学 古賀舞都 高輝度光科学研究センター 尾原幸治
東京農工大学 富永洋一 (一財)ファインセラミックスセンター 山本和生
日本曹達(株) 新谷武士 名古屋大学 入山恭寿
山口大学 堤宏守 (一財)ファインセラミックスセンター 平山司
首都大学東京 川上浩良 東京工業大学 杉山一生
兵庫県立大学 柿部剛史 (株)東レリサーチセンター 齋藤正裕
大阪府立大学 加藤敦隆 東京工業大学 一杉太郎
大阪府立大学 林晃敏 名古屋産業科学研究所 森田健治
大阪府立大学 辰巳砂昌弘 名城大学 土屋文     
物質・材料研究機構 高田和典 旭化成(株) 栗間昭宏
豊橋技術科学大学 武藤浩行 旭化成(株) 橋本康博
長崎大学 山田博俊 旭化成(株) 松岡直樹
首都大学東京 棟方裕一 筑波大学 早水紀久子
東北大学 丸山伸伍 三重大学 松田泰明
ホソカワミクロン(株) 井上義之 東北大学 有馬寛
大阪大学 内藤牧男 東北大学 藤枝俊
大阪大学 小澤隆弘 東北大学 杉山和正
大阪大学 近藤光 京都大学 森一広
太平洋セメント(株) 山下弘樹 東北大学 鈴木茂
首都大学東京 金村聖志 東北大学 篠田弘造
名古屋工業大学 園山範之 東北大学 早稲田嘉夫
東京電機大学 藪内直明 神戸大学 笹原亮
東京工業大学 平山雅章 北陸先端科学技術大学院大学 富取正彦
東京工業大学 鈴木耕太 名古屋大学 本山宗主
東京工業大学 菅野了次 (株)クオルテック 中島稔 
新潟大学 板谷篤司 滋賀県工業技術総合センター 山本典央
新潟大学 戸田健司 滋賀県 平野真
新潟大学 佐藤峰夫    

 

■ 目  次

第1章 全固体電池の現況と今後の展望

第2章 硫化物系固体電解質の合成技術

第3章 酸化物系固体電解質の合成技術

第4章 高分子系、その他の固体電解質の合成技術

第5章 固体電解質―電極界面の界面設計

第6章 高容量な正極の開発

第7章 高容量な負極活物質の開発と負極特性

第8章 高強度で結着できるバインダーの開発

第9章 加圧・焼結・成形プロセスの最適化技術

第10章 真空プロセスを用いた全固体電池製造における成膜、積層条件の最適化

第11章 全固体電池、材料の分析・解析技術


◇第1章 全固体電池の現況と今後の展望 ◇


1節 サスティナブル・モビリティのための全固体電池の最新開発状況
1.現状のリチウムイオン電池の課題
2.全固体電池への期待
3.材料開発、プロセス開発一体の取り組み−界面形成プロセス開発による特有課題の克服−


◇第2章 硫化物系固体電解質の合成技術 ◇

1節 液相法による硫化物固体電解質の作製と電極活物質への固体電解質のコーティング

1.溶液法による硫化物固体電解質の形成
 1.1 無水ヒドラジンを用いたthio-LISICON結晶の生成
 1.2 テトラヒドロフランを用いたLi3PS4結晶の合成
 1.3 N-メチルホルムアミドを用いたLi3PS4結晶の合成
  1.3.1 Li2S-P2S5系ガラスを出発原料に用いた合成
  1.3.2 全固体リチウム二次電池への応用
  1.3.3 Li2S, P2S5を出発原料に用いた合成
 1.4 ジメトキシエタンを用いたLi7P3S11結晶の合成
 1.5 エタノールを用いたLi6PS5Cl結晶の合成
 1.6 アセトニトリルを用いたLi7P2S8I結晶の合成
 1.7 液相加振法を用いたLi3PS4の合成
 1.8 メタノールを用いたLiI-Li4SnS4系非晶質体の合成

2節 液相加振法によるLi2S-P2S5系固体電解質のワンポット合成

1.液相加振(LS)法
 1.1 反応プロセス
 1.2 調製したLPSの構造と特性

3節 Argyrodite型化合物の製造技術と電気化学特性

1.硫化焼成法によるArgyrodite型化合物の製造方法
2.硫化焼成法により製造したArgyrodeite型化合物の材料特性
3.硫化焼成法により製造したArgyrodite型化合物を用いた電池特性


◇第3章 酸化物系固体電解質の合成技術 ◇

1節 ガーネット型単相立方晶ナノ粒子の低温合成技術

1.液相プロセスを活用した単相LLZOの低温合成
 1.1ゾル混合法によるランタンジルコン酸リチウム(Li7La3Zr2O12)の低温合成
 1.2 ゾル混合法による前駆体の結晶化挙動
  1.2.1 固液反応法
  1.2.2 固液反応法によるLLZO粉体のLi+イオン伝導性と電池特性

2節 酸化物系固体電解質合成プロセスの低温化技術の開発

1.LLZOの固相合成
2.LLZOの固相合成のメカニズム
3.La2Zr2O7を原料とするLLZOの低温合成
4.LLZOの低温合成メカニズム
5.低温合成から低温焼結へ

3節 メカニカルミリング法を利用した酸化物系無機固体電解質材料の作製および導電性の評価

1.Li1+xAlxTi2-x(PO4)3酸化物系無機固体粉末の作製と物性評価
2.Li1+xAlxTi2-x(PO4)3系無機固体電解質焼結体の作製と導電率測定

4節 ゾル−ゲル法によるガーネット型固体電解質調製法の開拓

1.ゾル−ゲル法について
2.ゾル−ゲル法によるガーネット型固体電解質の調製
 2.1 ゾル−ゲル法によるLLZ固体電解質の調製
 2.2 様々な元素をドーピングしたLLZ固体電解質の調製
 2.3 その他のガーネット型固体電解質の調製

5節 炭酸リチウム−ホウ酸リチウム系固体電解質を用いた固固界面形成技術

1.酸化物系全固体電池における電極活物質/固体電解質界面
2.炭酸リチウム−ホウ酸リチウム系固体電解質
 2.1 燒結による電極活物質との固固界面形成
 2.2 バルク型全固体電池の試作
3.酸化物系全固体電池における固固界面制御の重要性
 3.1 焼結プロセスの違いによる固固界面抵抗の変化
 3.2 固体電解質粉体の取り扱い


6節 次世代リチウムイオン電池用酸化物系固体電解質LLTOの高性能化

1.実験方法
2.機械的特性
3.イオン伝導度
4.リチウム空気電池の電池特性

7節 酸化物系固体電解質LLZ-LLTOおよびLATP-LLTOコンポジットの合成とイオン伝導率向上

1.LLZ-LLTOコンポジット
 1.1 コンポジットの合成
 1.2 コンポジットの結晶相とモルフォロジー
 1.3 LLZ-LLTOコンポジットの電気伝導率
2.LATP-LLTOコンポジット
 2.1 LATPとコンポジット調製
 2.2 LATP-LLTOコンポジットの性状
 2.3 LATP-LLTOコンポジットのリチウムイオン伝導

8節 耐水性、高イオン伝導性に優れた酸化物系固体電解質材料の開発

1.酸化物系固体電解質
2.リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス(LICGC™)
3.リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスの空気電池用電解質としての応用
4.新しいガラスセラミックス電解質(LICGC™:焼結体-01)
5.リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスの全固体電池用電解質としての応用

9節 新規ガーネット型酸化物固体電解質Li7-2x+yMgxLa3-ySryZr2O12の開発

1.試料作製および評価方法
2.LLZ-Mg,Srの結晶構造
3.Li7-2x+yMgxLa3-ySryZr2O12のLiイオン伝導率
4.Li金属に対する安定性評価


◇第4章 高分子系、その他の固体電解質の合成技術 ◇


1節 錯体水素化物電解質を用いた全固体Li電池の作製と電極-電解質界面安定化技術

1.固体電解質としての錯体水素化物
 1.1 高速Li伝導性の発見
 1.2 錯体水素化物のLi伝導性向上
 1.3 全固体電池への適用
2.錯体水素化物を用いたLi4Ti5O12負極の広温度範囲駆動
 2.1 電極構造
 2.2 負極の充放電特性
3.錯体水素化物を用いた4V級正極の開発
 3.1 4V級正極活物質-錯体水素化物間の副反応
 3.2 剥離抑制接合層を用いた正極-電解質界面抵抗低減
4.まとめと今後の方針
 4.1 開発電極を用いた全固体LIBの150℃駆動
 4.2 課題と今後の方針

2節 低分子有機ホウ素結晶化合物を鋳型としたリチウムイオン輸送パスの構築

1.材料の合成法
2.材料のキャラクタリゼーション
3.材料の電気化学特性評価
4.充放電特性評価

3節 カーボネート型高分子電解質のイオン伝導特性

1.側鎖官能基を導入したポリカーボネート型SPEのイオン伝導特性
2.ポリエチレンカーボネート型SPEのイオン伝導特性

4節 ミクロ相分離構造を有する高分子固体電解質の開発と電池特性

1.MESポリマーの特長
 1.1 高分子固体電解質とは
 1.2 高分子固体電解質に求められる特性
 1.3 高分子固体電解質のコンセプト
 1.4 MESポリマーの開発
2.MESポリマーの評価
 2.1 PEO含有量の影響
 2.2 MESポリマーの温度特性
 2.3 ミクロ相分離構造の影響
 2.4 リチウム塩の影響
3.MESポリマーを用いた全固体リチウムイオン二次電池の作製
 3.1 コインセルの作製
 3.2 コインセルでの電池特性
 3.3 全固体ラミネート型薄膜電池の作製
4.高分子固体電解質の特長を活かした電池構成

5節 ポリ(オキセタン)をベースとする新規ポリマー電解質の開発

1.オキセタン環を有する化合物から高分子化合物
2.ポリ(オキセタン)誘導体を用いたポリマー電解質
 2.1 無置換オキセタン(1)から得られるポリ(オキセタン)を用いたポリマー電解質
 2.2 オリゴエチレンオキシド鎖を側鎖に有するポリ(オキセタン)を用いたポリマー電解質
 2.3 シアノエトキシメチル基を側鎖に有するポリ(オキセタン)を用いたポリマー電解質
 2.4 ニトリル基を複数側鎖に有するポリ(オキセタン)を用いたポリマー電解質
 2.5 側鎖にリン酸エステルを導入したポリ(オキセタン)を用いたポリマー電解質
 2.6 ポリ(オキセタン)誘導体を用いたゲル電解質

6節 リチウムイオン伝導性ナノファイバーからなる全固体型二次電池用電解質の開発

1.イオン伝導性ナノファイバーの電解質特性
2.リチウムイオン伝導性ナノファイバーからなる全固体型二次電池用電解質

7節 固体電解質を指向したイオン液体/ブロック共重合体複合体を用いたイオン伝導性ドメインの設計

1.イオン液体
2.添加イオン液体のミクロ局在化
 2.1 イオン液体単体と高分子電解質のイオン伝導挙動
 2.2 イオン液体の構造と高分子マトリクスの可塑化効果
 2.3 相分離構造を示すブロック共重合体中のイオン液体の局在化傾向

 


◇第5章 固体電解質―電極界面の界面設計 ◇

1節 電解質間、電解質−活物質間の界面構築性に優れたガラス固体電解質の合成技術

1.リチウムイオン伝導性硫化物ガラス固体電解質
 1.1 導電率
 1.2 機械的特性
2.ナトリウムイオン伝導性硫化物ガラス固体電解質
3.低融性酸化物ガラス固体電解質

2節 ナノイオ二クスに基づいた酸化物正極/硫化物固体電解質界面の高出力界面設計、構築技術

1.正極/硫化物系固体電解質界面におけるナノイオニクス
2.硫化物系固体電解質電池における高出力界面構造
3.表面被覆における課題と表面層の自己形成
4.全固体電池における負極界面
5.界面現象に対する計算科学からのアプローチ

3節 電気泳動堆積法によるLiイオン二次電池正極複合体の作製と界面設計技術

1.電気泳動堆積(EPD)法
2.無極性溶媒中におけるEPD法による厚膜形成
 2.1 硫化物系固体電解質前駆体のエステル系溶媒中における静電的分散と厚膜成形
 2.2 正極活物質の塩化メチレン中における静電的分散と厚膜成形
3.交互EPD法によるNMC、LPS-p交互積層体の作製と自動交互EPD成膜装置の開発

4節 酸化物系固体電解質の電解質、電極間の良好な界面の設計技術

1.全固体電池の界面抵抗
2.酸化物系全固体電池の界面構築
3.固体電解質の界面抵抗の要因
4.空間電荷層
5.焼結プロセスを経ない電解質の界面抵抗低減

5節 酸化物系固体電解質のマイクロ構造化による固体電解質、活物質間の界面形成技術

1.酸化物系固体電解質
2.三次元電池と固体電解質の構造化
3.バイポーラ電池

6節 Li2CO3とCoOの焼結反応を用いたエピタキシャルLiCoO2薄膜のパルスレーザ堆積

1.パルスレーザ堆積法による複合酸化物薄膜作製
 1.1 単一ターゲットによる複合酸化物薄膜作製
 1.2 複数ターゲットの交互堆積による複合酸化物薄膜作製
 1.3 薄膜コンビナトリアル技術
2.パルスレーザ堆積法を用いたLiCoO2薄膜作製
 2.1 炭酸塩(Li2CO3)と酸化物(CoO)の焼結反応を利用したLiCoO2薄膜合成のコンセプト
 2.2 組成傾斜膜によるLi2CO3-CoO混合比条件の最適化
 2.3 均一薄膜の合成と電気化学特性

 


◇第6章 高容量な正極の開発 ◇

1節 粒子の乾式表面改質・複合化による電池性能の改善

1.機械的エネルギーの付与による乾式粒子複合化
 1.1 装置の原理・構造
2.複合化の評価法
3.正極活物質の処理例
 3.1 導電性の向上と安定性の向上
 3.2 活物質への固体電解質粒子の被覆
 3.3 硫黄の複合化
 3.4 ノビルタによる他の正極活物質の複合化例

2節 機械的手法による酸化物正極粒子の非加熱合成とその特性評価

1.機械的手法による粒子構造制御
2.機械的手法によるナノ粒子の合成事例
3.液系リチウムイオン電池の正極作製への応用
4.全固体電池作製と電池特性評価

3節 Li2Fe0.27Mn0.63Co0.10SiO4/Cのソルボサーマル合成と電気化学的特性

1.合成方法と合成品のキャラクター
 1.1 合成方法
 1.2 合成品のキャラクター
2.合成品の電気化学的特性
 2.1 評価方法
 2.2 評価結果

4節 電析法によるリチウム電池正極薄膜の作製と全固体電池への応用

1.電析法を用いたリチウムイオン電池正極膜の合成
 1.1 基板
2.電析法で得られた膜の形態
 2.1 金基板上に作成した電析膜の形態と同定
 2.2 リチウム化した膜の形態と同定
 2.3 炭素基板上への膜合成
3.電析法を利用して作成した正極膜の電気化学特性
 3.1 金基板上の LMO 膜
 3.2 カーボン基板上に合成した LCO膜の電気化学特性
4.電析法を利用した固体電解質上の正極薄膜合成と全固体電池特性
 4.1 固体電解質上への電析法よる正極膜の作製

5節 異種元素で置換したリチウム・ニオブ・チタン複合酸化物系正極材料

1.酸化物イオンによる電荷補償と高容量正極材料の設計指針
2.マンガンと鉄を置換したLi3NbO4系材料
3.マンガンと鉄を置換したLi2TiO3系材料
4.ニオブ・チタン系材料における電荷補償機構

6節 機械混合法による硫黄正極複合体の合成技術と全固体リチウム電池へ適用した際の特性

1.全固体リチウム硫黄電池の特徴
2.硫黄正極複合体
 2.1 全固体電池用の硫黄正極複合体の特徴
 2.2 材料選択
  2.2.1 活物質 
  2.2.2 導電助剤
  2.2.3 固体電解質
  2.2.4 混合法
3.機械混合法による硫黄正極複合体合成の特徴
4.機械混合法による正極複合体合成の実例
 4.1 機械混合法の処理時間依存性
 4.2 液相硫黄を利用した高温機械混合法
 4.3 Thio-LISICON系固体電解質を用いた正極複合体
 4.4 機械混合法による固体電解質の活性化

7節 フッ化バナジウム(III)を用いたLiイオン二次電池用正極材料の合成技術と特性評価

1.フッ化バナジウム(III)を用いたLiイオン二次電池用正極材料の合成
 1.1 固相反応法によるVF3/C正極材料の合成
 1.2 ゾル-ゲル法によるLiVPO4F/C正極材料の合成
 1.3 ソフトケミカル法によるLiVPO4F/C正極材料の合成
2.フッ化バナジウム(III)を用いたLiイオン二次電池用正極材料の特性評価
 
2.1 キャラクタリゼーション
  2.1.1 固相反応法により合成したVF3/C
  2.1.2 ゾル-ゲル法により合成したLiVPO4F/C
  2.1.3 ソフトケミカル法により合成したLiVPO4F/C
 2.2 電気化学特性
  2.2.1 Li/VF3正極材料
  2.2.2 ゾル-ゲル法により合成したLiVPO4F/C正極材料
  2.2.3 ソフトケミカル法により合成したLiVPO4F/C正極材料

8節 LiF-NiOコンポジット正極の作製と構造および電気化学特性評価

1.LiF-NiOコンポジットの合成
2.LiF-NiOコンポジットの構造
3.LiF-NiOコンポジットの充放電特性評価
 3.1 ミリング時間依存性
 3.2 cut-off電圧依存性
 3.3 サイクル特性とレート特性
4.XPSによるNiの酸化数評価
5.遷移金属酸化物を用いたコンポジット正極

 


◇第7章 高容量な負極活物質の開発と負極特性 ◇
1節 ひずみ解放機構を有するオープンセル型バルクナノポーラスシリコン材料の合成技術

1.リチウムイオン二次電池(LIB)負極活物質としてのナノポーラスSi
2.金属溶湯中脱合金化
3.金属溶湯脱合金化によるナノポーラスSiの作製
4.オープンセル型ナノポーラスSiを活物質としたLIB負極特性とひずみ開放
5.金属溶湯脱成分で作製したナノポーラスSiの電気的特性とLIBレート特性

2節 廃Si粉末のレーザ焼結による多孔質複合厚膜電極の開発

1.廃Si粉末の生成
2.Si/CNF複合膜の構造
3.レーザ照射プロセス
4.結果および考察
 4.1 複合膜の表面・断面構造
 4.2 Si結晶性の変化
 4.3 電極としての充放電特性

3節 アモルファスSiOx薄膜の全固体電池における負極特性
1.反応性スパッタ法による、SiOx薄膜の作製
 1.1 薄膜の組成、表面形状および微細構造
 1.2 酸素の分布形態
2.SiOx薄膜の負極特性
 2.1 初回充放電特性
 2.2 充放電サイクル特性
 2.3 放電レート特性

4節 炭素コーティングによるシリコン系負極材料の容量と初期クーロン効率の向上技術
〜炭素/シリコン複合負極材料の合成と熱分解炭素コーティング〜
1.難黒鉛化性炭素繊維/シリコン複合負極材料の合成と炭素コーティング
 1.1 試料の合成、特性評価と条件
 1.2 構造、電気化学的特性の解析 
2.天然黒鉛/シリコン複合負極材料の合成と炭素コーティング
 2.1 試料の合成、特性評価と条件
 2.2 構造、電気化学的特性の解析 

5節 合金系およびコンバージョン反応系高容量負極材料の創製
1.SnO2/ナノ多孔カーボン複合材料の設計と充放電特性
2.Si/ナノ多孔カーボン複合材料の充放電特性

6節 ゼラチン被覆Snナノ粒子を用いたリチウムイオン電池負極反応界面構造の解析
1. 実験方法
 1.1 ゼラチン被覆Snナノ粒子の合成
 1.2 ゼラチン被覆Snナノ粒子の評価
 1.3 ゼラチン被覆Snナノ粒子の充電方法

7節 ヘテロ原子置換型カーボンアロイの作製技術とLiおよびNaイオン二次電池負極材への応用
1.ヘテロ原子置換型カーボンアロイとは
2.B/C/N材料の作製技術
3.B/C/NおよびB/C材料へのLiおよびNaのインターカレーションと二次電池負極材への応用
 3.1 B/C/NおよびB/C材料へのLiの電気化学インターカレーション
 3.2 B/C/NおよびB/C材料へのNaの電気化学インターカレーション
 3.3 B/C/NおよびB/C材料のインターカレーション機構

 


◇第8章 高強度で結着できるバインダーの開発◇

1節 高粘度かつ溶解性に優れたCMCバインダーの開発

1.LiBの概略とCMCの役割
2.CMCの基礎的性質
 2.1 CMCとは
 2.2 CMCの構造と特長
  2.2.1 CMCの分散性能
  2.2.2 CMCの粘性
  2.2.3 CMCの皮膜物性
3.LiB電極バインダーへの応用
 3.1 水系分散剤としてのCMCの特長
 3.2 負極水系スラリーの作製方法
 3.3 LiB用高粘度CMCのろ過性評価
 3.4 LiB用高粘度CMCと電池特性

2節 Si系負極の膨張・収縮に対応するポリイミドバインダーの開発と適用

1.ポリイミドについて
2.ポリイミドバインダーを用いたリチウムイオン電池の特性
 2.1 サイクル特性
 2.2 入出力特性
3.ポリイミドバインダーの検討
 3.1 SiO負極におけるポリイミドバインダーの検討
 3.2 Si負極におけるポリイミドバインダーの検討
 3.3 バインダーの物性
 3.4 バインダーに求められる特性
 3.5 熱処理条件の検討
 3.6 低温焼成への取り組み

3節 全固体電池のバインダーの選び方・PVDF系材料の可能性

1.全固体電池の種類とバインダー
 1.1 「固体電解質系リチウムイオン電池」
 1.2 「金属空気電池」
 1.3 「金属硫黄電池」
2.バインダー選定
 2.1 固体電解質系リチウムイオン電池のバインダー
 2.2 金属空気電池のバインダー
 2.3 金属硫黄電池のバインダー
 2.4 金属系負極材料の可能性とバインダー
3.固体電解質のバインダー

 


◇第9章 加圧・焼結・成形プロセスの最適化技術 ◇
1節 ナトリウムイオン伝導体β”-アルミナおよびNASICONの緻密化

1.β”-アルミナのSPS焼結
 1.1 背景
 1.2 Spark Plasma Sintering(SPS) 法
 1.3 焼結体の作成方法および評価法
 1.3 焼結体の評価結果
 1.4 β”-アルミナのSPS焼結に関する総括
2.緻密NASICONシートの作成
 2.1 背景
 2.2 常圧焼結によるNa3Zr2Si2PO12バルクセラミックスの作成と特性
 2.3 テープキャスト法によるNASICONシートの作成方法
 2.4 NASICONシートの特性
 2.5 NASICONに関する総括と展望

2節 粉体成形セラミックスにおける製造プロセスの最適化技術

1.原料粉
 1.1 粉体の性質
 1.2 原料粉の混合
2.成形法
 2.1 加圧成形
 2.2 テープ成形
3.脱脂
4.焼結
 4.1 焼結の基礎
 4.2 焼結の制御

 


◇第10章 真空プロセスを用いた全固体電池製造における成膜、積層条件の最適化技術 ◇

1節 低い電極/電解質界面抵抗を有する全固体薄膜リチウム電池の作製とその界面構造

1.全真空プロセスによる薄膜型全固体リチウム電池の作製
2.交流インピーダンス測定による電極/電解質界面抵抗の定量評価
3.放射光X線回折による電解質/電極界面の構造評価

2節 パルスレーザー堆積法による全固体リチウム電池の高速製膜技術

1.高速製膜技術の開発状況
2.実験方法
3.結果と考察

3節 全固体型薄膜リチウム二次電池の特性と量産製造技術

1. 全固体型薄膜リチウム二次電池の構造と構成部材
 1.1 全固体型薄膜リチウム二次電池の構造
 1.2 構成部材
2.全固体型薄膜リチウム二次電池の製造技術
 2.1 全固体型薄膜リチウム二次電池用の製造装置
 2.2 スパッタリングターゲット
3.全固体型薄膜リチウム二次電池の特性


◇第11章 全固体電池、材料の分析・解析技術 ◇

1節 X線、中性子回折、ラマン分光、第一原理計算を用いた硫化物ガラスの構造とイオン伝導の相関性の解明

1.ガラスの構造解析
 1.1 サンプル合成とイオン伝導・密度測定
 1.2 ラマン分光、高エネルギーX線回折、中性子回折実験
 1.3 第一原理計算、逆モンテカルロ計算を併用したシミュレーション
2.実験結果
 2.1 PSxアニオンの組成依存性
 2.2 ガラスの局所構造
 2.3 リチウムイオンの配位環境
3.議論
 3.1 PSxアニオンの部分電子状態
 3.2 ガラス構造とイオン伝導の相関性

2節 先進電子顕微鏡技術を用いたリチウム分布のオペランド計測

1. 全固体リチウムイオン電池の作製と各種電子顕微鏡法の原理
 1.1 全固体リチウムイオン電池の作製とTEM試料の作製
 1.2 位置分解TEM-EELSの原理
 1.3 電子線ホログラフィーの原理
2.TEM,位置分解TEM-EELSによる解析 
 2.1 その場形成負極/固体電解質界面の結晶構造解析
 2.2 位置分解TEM-EELSによるLi分布と電子状態分布の計測
3.位置分解TEM-EELSと電子線ホログラフィーによるオペランド計測 
 3.1 オペランド位置分解TEM-EELSによるLi分布の観察
 3.2 オペランド電子線ホログラフィーによる局所電位分布の観察

3節 固体電解質中Li濃度分布の電圧印加下その場測定

1.ラザフォード後方散乱法、および、核反応分析法の概要
 1.1 ラザフォード後方散乱法
 1.2 核反応分析法
2.RBSとNRAによる実際の測定
 2.1 実験条件
 2.2 0 Vにおける測定結果
 2.3 電圧印加下における測定結果
 2.4 電圧印加がLi組成分布に及ぼす影響
3.有限要素法による解析
 3.1 電圧印加下の固体電解質中電位分布
 3.2 Li濃度分布の形成要因
4.その他のLi分布計測手法

4節 金属/Li電解質/金属キャパシタの電圧印加によるLi濃度分布変化のMeV重イオンビームその場・解析

1.実験方法とイオンビーム分析による元素濃度分布の測定原理
2.金属/電解質/金属キャパシタにおける実験結果
 2.1 試料
 2.2 電圧印加による金属/電解質/金属キャパシタにおけるLi濃度の変化
 2.3 実験結果の考察
  2.3.1 電圧印加下の電解質内のLi濃度分布

5節 リチウムイオン二次電池用無機固体電解質のリチウム拡散挙動

1.7Li-NMR測定によるリチウムイオンの運動性評価
2.PGSE-NMRによるリチウムイオン拡散係数測定
 2.1 PGSE-NMRによる拡散係数の測定
 2.2 LATPを実例としたリチウムイオン拡散係数測定

6節 立方晶系ガーネットLLZOのミクロンオーダーの内部構造と7LiNMRによるリチウム拡散観測

1.イオン伝導性固体中の7Li-NMRの拡散測定
2.ガーネット型リチウム伝導性固体の特徴と測定時の取り扱いの注意点
3.7Liスペクトルパターン
4.PGSE-NMRによる拡散測定
 4.1 観測時間(Δ)依存性
 4.2 g依存性
 4.3 拡散回折
  4.3.1 温度変化
  4.3.2 拡散回折パターン
  4.3.3 拡散回折現象におけるg依存性
 4.4 平衡状態の拡散係数(長いΔにおける測定値)
5.マイクロメータ空間でのLi+拡散モデルの提案

7節 X線異常散乱法によるリチウムイオン伝導体および類似物質ガラスの構造解析

1.配位多面体構造とイオン伝導
2.X線異常散乱(AXS)法による構造解析
3.xLi2O-(1-x)GeO2ガラスの局所構造
4.LiGe2(PO4)3ガラスセラミックおよびガラスの構造

8節 中性子散乱法を用いた超イオン伝導体の中でのリチウムイオン伝導経路の観察

1.中性子散乱法
2.(Li2S)x(P2S5)100-xガラスとLi7P3S11ガラスセラミックス
3.リチウムイオン伝導経路の観察
4.リチウムイオン挙動の観察

9節 X線吸収分光法によるリチウムイオン二次電池の元素選択的な化学状態と局所構造の解析

1.二次電池の動作原理および電気化学的反応
2.リチウムイオン二次電池の開発における課題
3.X線吸収分光法によるOlivine型構造のLiFePO4の化学状態の解析
4.NASICON 型のLiGe2(PO4)3の構造とそのリチウムイオン伝導性
5.X線吸収分光法によるNASICON 型構造の固体電解質の局所構造解析

10節 走査プローブ顕微鏡を用いた酸化物表面の
ex-situナノスケール解析の現状と固体−固体界面解析への可能性

1.走査プローブ顕微鏡
2.TiO2(110)-(1×1)表面の構造
3.TiO2(110)-(1×1)表面二酸化チタン表面のSPM像
4.TiO2(110)-(1×1)表面のex-situ観察
5.TiO2(110)-(1×1)表面のin-situ観察

11節 LiPONガラス電解質上で起こるLiの核生成・成長過程のその場走査型電子顕微鏡観察

1.その場観察用の全固体セル
2.その場SEM観察
3.集電体の変形が核生成過電圧に与える影響

12節 固体電解質のACインピーダンス測定時の注意点

1.ACインピーダンス測定の良い例と悪い例
2.ACインピーダンス測定結果に悪影響を及ぼす要因
 2.1 同軸ケーブル長
 2.2 測定器の測定レンジ
 2.3 測定治具
 2.4 インピーダンス測定器
 2.5 測定条件
3.ACインピーダンス測定システム
 3.1 チップ抵抗を用いた評価
 3.2 チップ抵抗およびチップコンデンサを用いた評価
4.ACインピーダンス測定システムの開発

 

 

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