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リチウム 電池 データ集
 
No.1677
 

先進企業、研究者が公開する『100を超える』最新の測定事例!
    
     学会論文では省かれている≪詳細な測定条件 + 考察≫まで解説!
リチウム二次電池部材の測定・分析データ集


ー表面・界面観察、劣化分析、インピーダンス測定、安全性試験ー
発 刊 2012年6月29日   体 裁 B5判  364頁   定 価 85,000(税抜)

 
<電 極> ・電極スラリーの状態評価と電池特性予測
・活物質表面コーティングの構造解析と電極性能の測定
・バインダ分布状態観察
・活物質表面の付着物発生の初期状態および成長過程
・イオン拡散挙動のメカニズムと電極材料設計への応用
・電極/電解液との界面インピーダンス測定
<セパレータ> ・イオン伝導度と性能評価
・突き刺し強度試験/耐短絡性
・酸化された時の化学的変化
・評価用試作電池の作成と電気容量測定
・無機フィラーの電解液との反応
<電解質> ・各種有機溶媒系電解液による
         電極劣化と添加剤効果比較
・電解液の電気分解と電気安定性評価
・イオン伝導度および温度依存性
<電 池> ・スマートフォン用電池として求められる試験
・内部抵抗と抵抗の変化
・劣化・寿命予測と各種部材への影響
■本の構成
◎ リチウム電池部材の観察写真、測定データ

  ・ 材料の構造、状態がよくわかる鮮明な写真
  ・ 処理前後、充放電前後の比較
  ・ マッピング画像はカラー写真で掲載

◎ 観察、分析の目的

◎ 試料の調整、測定手順

  ・ 観察試料の入手法や作製の手順
  ・ 試料の組成や大きさ
  ・ 試料の前処理   ・ 測定機器と条件設定

◎ 結果・考察

  ・ 比較データや特徴を引き立たせる図・表
  ・ データから結論づけられる、あるいは示唆されること

◎ 参考文献
■ 執筆者(敬称略)
(株)豊田中央研究所 右京 良雄 泉化研(株) 菅原 秀一
(地独)東京都立産業技術研究センター 榎本 一郎 帝人(株) 西川 聡
福井大学 荻原 隆 (株)東レリサーチセンター  青木 靖仁
(株)島津製作所 夏原 正仁 機能性フィラー研究会 前野 聖二
横浜市立大学  橘 勝 愛知工業大学 大澤 善美
(独)産業技術総合研究所 境 哲男 (株)NTTドコモ 竹野 和彦
(株)日立ハイテクノロジーズ 工藤 美樹 リチウムイオン電池技術アドバイザー 中島 薫
山口大学 江頭 港 (財)材料科学技術振興財団 殿川 衛
和歌山工業高等専門学校  綱島 克彦 群馬大学 鳶島 真一
(独)物質・材料研究機構 高田 和典 ナノフォトン(株) 内山 知也
東邦チタニウム(株) 堺 英樹 東京工芸大学 南部 典稔
滋賀県立大学 山下 義裕 京都大学 八尾 健
神奈川大学  松本 太 (株)住化分析センター 末広 省吾
名古屋大学 森 隆昌 (株)島津製作所 荒木 清明
(財)ファインセラミックスセンター  森分 博紀 電気化学工業(株) 和田 徹也
群馬大学 森本 英行 山形大学 仁科辰夫
(株)東レリサーチセンター  森脇 博文    
■ 目 次

◇ 第1章 知っておくべき特性チャート集 ◇


第1節  充電と放電特性のチャート

 [1] リチウムイオン・セルの電圧と正常動作領域 
 [2] 活物質の放電容量の測定
 [3] 大型(20Ah)セルの充電と放電
 [4] CC低電流とCV定電圧充電の経過(1)
 [5] CC低電流とCV定電圧充電の経過(2)
 [6] 負極材料(黒鉛系と難黒鉛化系)電圧データ
 [7] 炭素系負極の不(非)可逆容量
 [8] 放電容量データの取り方

第2節 容量と入出力特性のチャート (1)基本セル
 
 [1] 10Ah設計セルの放電特性例(マンガン系正極/人造黒鉛系)
 [2] 第10節 LMO正極/LTO負極セルの充放電曲線
 [3] 出力密度と放電時間の関係
 [4] 出力密度と温度の関係
 [5] デバイスのエネルギー特性vsパワー特性
 [6] 放電レート特性のパターン(高容量型、高出力型)

第3節 容量と入出力特性のチャート (2)実用セルとモジュール

 [1] 電動車両における電池の容量と出力
 [2] 最大充電、放電電流
 [3] リチウムイオンセルの入出力特性
 [4] ラミネート型(裸)セルのエネルギー特性vsパワー特性 
 [5] 電池モジュールの容量vs出力特性データ
 [6] セルとモジュールの容量VS出力特性(ラミネート型を事例に)
 [7] 円筒型セルのエネルギー特性vsパワー特性 

第4節 サイクル特性(寿命)チャート

 [1] 人造黒鉛系負極材の変更による高温サイクル特性の比較 
 [2] セルの寿命推定、サイクル劣化、保存劣化
 [3] セルの寿命予測
 [4] ドイツVDAの試験方法によるサイクル寿命推定
 [5] 充電側のSOC制限よる放電容量の維持
 [6] 充電側SOCの抑制によるサイクル寿命の延長

第5節 安全性試験のチャート(セルバランスと過充電も含む)

 [1] 安全性試験(1) 過充電
 [2] 安全性試験(2) 外部(強制)短絡試験 
 [3] 安全性試験(3) 釘刺し
 [4] 並列セルの定電圧充電
 [5] 直列セルの定電流充電
 [6] リチウムイオン電池の安全と危険(1) 時間経過
 [7] リチウムイオン電池の安全と危険(2) 充放電

第6節 新規な正極材、負極材の容量

 [1] 正極、負極活物質の容量
 [2] 正極活物質の放電容量の向上
 [3] 正極の高容量化(高電圧充電の効果)
 [4] 炭素系負極
 [5] 正極と負極、容量のバランス

第7節 リチウムイオン電池技術 技術文献情報入手

◇ 第2章 活物質、導電助材 ◇

第1節 スラリー中の粒子集合状態評価

     -粒子の分散・凝集挙動メカニズム

第2節 AcBスラリーの遠心沈降界面の経時変化

     -分散安定化の評価と経時変化の過程解

第3節 スラリーの流動特性を評価

     -レオロジーと塗工性評価

第4節 正極活物質と導電剤の適正化

     -導電剤/活物質の配置と導電性

第5節 活物質・電極の観察 表面付着物の定性

     -負極活物質表面の付着物発生の初期状態および成長過程

第6節 活物質・電極の観察 表面状態、深さ分布

     -Si負極充電前後の構造、状態を評価

第7節 活物質・電極の観察 分散状態

     -電池解体による電極合剤の分布評価

第8節 導電助剤のDBP吸収量

     -DBP吸収量と導電助剤の粒子数、連鎖長の関係

第9節 導電助剤の体積固有抵抗率

     -導電助剤の添加量決定指針

第10節 導電助剤のBET比表面積

     -試料の表面積の算出法

第11節 導電助材のpH測定手法

第12節 導電助材の揮発分測定手法


◇ 第3章 正極・負極 ◇

第1節 活物質・電極の観察

     -正極の結晶相、層状構造、元素分析、サイクル試験による変化

第2節 電池の内部抵抗

     -再現性を向上させる電池内部抵抗測定の条件設定


第3節 FIB-マイクロサンプリング法

     -大気に暴露すること無く電子顕微鏡で電極を観察する

第4節 電極断面の形態観察

     -充放電過程における膨張と収縮によって生成したクラック観察

第5節 電極断面の組成分布評価

     -バインダー樹脂の分布評価


第6節 正極活物質の構造解析

     -バルク分析と表面分析を組み合わせた構造解析


第7節 TOF-SIMSによる負極表面の組成分析

     -マッピング評価による表面の劣化物分布を可視化


第8節 負極活物質被膜の評価

     -表面被膜の定性・定量的評価

第9節 LiMnPO4正極の熱重量分析および示唆熱解析

     -期待されるオリビン LiMnPO4の熱安定性


第10節 ToF-SIMSによる電解液でSi負極表面上に形成したSEIの解析

     -フルオロエチレン・カーボネートのSEI形成メカニズム


第11節 X線吸収分光法(XAS)による劣化した正極の表面解析

     -正極表面の劣化メカニズムと表面被覆処理の劣化抑制効果


第12節 XPSによる電解液でSi負極表面上に形成したSEIの解析

     -フルオロエチレン・カーボネートのSEI形成とその効果の原因


第13節 ラマン分光法によるLiCoO2正極活物質の劣化状態の解析

     -活物質の表面被覆処理の劣化抑制効果

第14節 高分解能TEMによる黒鉛粒子のナノチューブ様エッジ構造観察

     -小さな不可逆容量の原因分析


第15節 ラマンイメージングを用いたリチウム二次電池電極の分析事例
     -充放電サイクルによる正極の結晶構造変化


第16節 雰囲気遮断システムを用いたリチウム電池負極材の構造解析

     -グラファイトの配向や空隙状態とリチウム分布


第17節 アルゴンイオンビーム加工 -FE-SEMによる正極断面の観察-

     -成分の分布状態観察

第18節 アルゴンイオンビーム加工 -FE-SEMによる負極断面の観察-

     -バインダ樹脂の浸透状態観察


第19節 FE-SEMによる正極断面の観察

     -活物質−導電助剤−活物質間の接触状態観察


第20節 FE-SEMによる負極断面の観察

     -塗工部と剥離部の境界の観察


第21節 正極活物質のX線回折測定

     -劣化したリチウムイオン電池で生じた正極中活物質の構造変化


第22節 X線回折測定による負極活物質の配向性評価

     -ピーク強度比から判断する電極の良否


第23節 リチウム遷移金属酸化物におけるイオン拡散の観測

     -イオン拡散挙動のメカニズムと電極材料設計への応用


第24節 高容量酸化鉄コンバージョン負極の交流インピーダンス測定

     -ハーフ電極作成による負極と電解液との界面インピーダンス測定


第25節 Al分布の観察と出力向上メカニズム

     -LiCoO2の一部をAl置換による出力向上メカニズム

第26節 Li伝導挙動の電子相関効果を考慮した第一原理計算

     -リチウム伝導挙動・伝導挙動のメカニズム


第27節 固溶体系正極材料LiMn2O3-LiMO2の結晶構造解析

     -リートベルト解析から得られる構造の情報と電極特性の相関


第28節 合金系負極の電極作製法と特性評価 

     - 電極材料による電池性能の比較と電極作成方法


第29節 合金系負極の充放電に伴う体積変化測定法

     -電極だけの厚さ変化の測定方法


第30節 合金系負極のリチウムドーピング法と特性評価

     -各種プレドープ技術と違いによる電池特性の比較


第31節 正極材料の表面酸化物被覆法と電極評価

     -高温耐久性向上のための電極被覆とその評価


第32節 放射光を利用した正極材料の精密構造解析

     -細かな構造の観察と構造変化の観察


第33節 チタン酸リチウムのサイクル特性

     -高速充放電による劣化・寿命評価


第34節 チタン酸リチウムの充放電特性の粒径依存性

     -構造解析と粒径の違いが充放電特性に与える影響

第35節 マンガン酸リチウム正極活物質の充放電特性

     -正極活物質の電気容量測定手法

第36節 マンガン酸リチウム正極活物質のサイクル特性

     -結晶構造の安定化と放電容量の減少改善方法とは

第37節 リン酸鉄リチウム正極活物質の充放電特性

     -期待されるリン酸鉄リチウムの電気容量とその測定手法


第38節 リン酸鉄リチウム正極活物質のサイクル特性

     -劣化現象とその評価

第39節 チタン酸リチウム負極活物質の充放電特性

     -電気容量の正しい測定とその考察とは

第40節 チタン酸リチウム負極活物質のサイクル特性

     -容量維持率の評価とその原因解明

第41節 リン酸鉄リチウムの緩和解析

     -リチウム挿入・脱離における材料の状態変化

第42節 負極グラファイト粒の表面形態の観察

     -原子間力顕微鏡を用いた天然黒鉛と人造黒鉛の表面形態比較

第43節 カーボンナノウォールのリチウムイオン二次電池負極特性

     -サイクリックボルタモグラムと定電流充放電曲線から読む充放電特性

第44節 気相から合成した黒鉛微粒子の構造解析と負極特性の測定

     -導電材料の構造と電池特性の相関

第45節 熱分解炭素をコーティングした難黒鉛化性炭素繊維の構造解析と負極特性の測定

     -コーティングによる電池特性の向上とその測定

第46節 アルゴンイオンビーム加工 -FE-EPMAのバインダ分布状態観察-

     -元素分布状態から読み取るバインダマイグレーション

第47節 Naイオン電池材料の電極作製法と特性評価

     -各種電極の評価と評価用電池の作成方法


◇ 第4章 セパレータ ◇

第1節 セパレータの圧縮によるショート耐性の測定

     -強化セパレータの耐短絡性


第2節 FTIRによるセパレータの表面酸化解析

     -セパレータが正極の高電位で酸化された時の化学的変化


第3節 ラマン分光吸収スペクトルによるセパレータの表面酸化解析

     -セパレータが正極の高電位で酸化された時の化学的変化


第4節 エレクトロスピニング法で作製できるリチウム電池材料

     -ポリイミドセパレータの突き刺し強度試験


第5節 超高分子量ポリエチレン電解質膜の表面改質による化学組成変化

     -X線光電子分光分析によるセパレータの化学組成評価


第6節 超高分子量ポリエチレン電解質膜の表面改質による形状変化

     -表面処理による形状変化と引張り試験による強度評価


第7節 アラミド繊維セパレータの充放電特性

     -評価用試作電池の作成と電気容量測定

第8節 アラミド繊維セパレータのサイクル特性

     -アラミド繊維セパレータの電池特性評価と劣化試験


第9節 アラミド繊維セパレータの高温特性

     -高温状態での電池特性の評価とそのデータ


第10節 セパレータ用耐熱フィラーと電解液との反応性評価

     -無機フィラーの電解液との反応評価とフィラーの選定の簡便化

◇ 第5章 電解液、添加剤 ◇

第1節 電解液の劣化分析

     -電解液に対する添加剤の劣化抑制効果の分析


第2節 電解液の組成変化

     -電解質、添加剤の分解反応推定、反応生成物定量による劣化判断


第3節 添加剤の影響

     -電解液・添加剤と電極表面の構造の相関


第4節 電解液中におけるリチウムイオンの溶媒和状態の解析

     -Li+イオン輸率の測定と予測とデータの電解液設計への活かし方


第5節 部分フッ素化炭酸エステルの物性,電解液特性

     -電解液の導電率、サイクリックボルタンメトリー測定


第6節 固体電解質中における黒鉛負極の充放電曲線

     -X線回折による電解質の構造差による電池特性変化測定


第7節 電解液の電気分解〜イオン液体の電気化学的安定性の評価〜

     -リニアスウィープボルタンメトリーの測定方法と耐電圧性評価


第8節 イオン液体ゲル電解質のイオン伝導度および温度依存性

     -ゲル電解質の組成が輸送特性に及ぼす影響と設計への応用

第9節 電気化学的還元によって生じた溶媒のラジカル種の検出

     -溶媒に電子移動した初期過程の生成物

 


◇ 第6章 電池・ケース・外装 ◇

第1節 円筒型リチウムイオン電池の封口板観察

     -封口板の構造と安全機能

第2節 電池ケースの断面観察

     -ケースの側部から底部付近の層構造、厚さ観察

第3節 リチウム二次電池内部構造の非破壊観察

     -過負荷試験を行なった電池の内部破損状態


第4節 無線通信用(グリーン基地局、スマートフォン)リチウムイオン電池の熱暴走特性と新安全試験

     -スマートフォン用電池としての課題と求められる試験方法

第5節 電流遮断法によるLiSB電圧の過渡応答

     -装置を複雑にせずインピーダンス法より短時間で測定するには?

リチウム 電池