 |
 |
 |
|
 |
リチウムイオン電池と特性 |
|
 |
1.1 | リチウムイオン電池の用途分野と特性レベル |
1.1.1 | 生産のグローバル化 |
1.1.1.1 | 国内のリチウムイオン電池生産 |
1.1.1.2 | 車載および小型リチウムイオン電池の国内生産 |
1.1.1.3 | リチウムイオン電池の生産のシフト |
1.1.1.4 | 電動自動車の電池(1) |
1.1.1.5 | 電動自動車の電池(2) |
1.1.2 | 小型(モバイル)/中型(工具、自転車) |
1.1.2.1 | iPhon5内蔵リチウムポリマー電池 |
1.1.2.2 | スマートフォン用電池の比容量とPSE、CEマーク |
1.1.2.3 | au(KDDI)電池容量とパネルサイズ |
1.1.2.4 | アシスト自転車の電池容量(Ah) |
1.1.2.5 | アシスト自転車の電池パック |
1.1.2.6 | 電動工具用電池パック |
1.1.2.7 | 電動工具用電池パックのAhとWh容量 |
1.1.2.8 | 電動工具用リチウムイオン電池の例 |
1.1.2.9 | 電動工具用リチウムイオン電池への要求特性 |
1.1.3 | 自動車(HV、PHV、EV、FCV) |
1.1.3.1 | HVの生産台数 |
1.1.3.2 | 日産自動車のEVリーフの販売実績(国内) |
1.1.3.3 | 主な自動車メーカーのEVの出荷台数 |
1.1.3.4 | EVの走行距離と電池の容量試算 |
1.1.3.5 | 日産リーフ280km走行モデル |
1.1.3.6 | 日産EV(LEAF)の電池構成 |
1.1.3.7 | 低電圧蓄電デバイスによるEVの可能性 |
1.1.3.8 | 三菱i-MiEV M搭載のLTO負極電池 |
1.1.3.9 | EVリチウムイオン電池の主要諸元(1) |
1.1.3.10 | EVリチウムイオン電池の主要諸元(2) |
1.1.3.11 | EVの電力消費率、交流蓄電と直流放電 |
1.1.3.12 | EVの二次電池、エネルギーロスと回生 |
1.1.3.13 | 電動系自動車の蓄・発電容量と走行距離(1) |
1.1.3.14 | 電動系自動車の蓄・発電容量と走行距離(2) |
1.1.4 | 鉄道など交通システム、電力系統連系、再生可能エネルギー関連 |
1.1.4.1 | JR東日本EV−E301系電車の例 |
1.1.4.2 | JR東海の電車搭載の回生システム |
1.1.5 | 電力系統連係 |
1.1.5.1 | 自然エネルギーの系統連係円滑化蓄電システムの導入 |
1.1.5.2 | 風力発電の出力平滑化 |
1.1.5.3 | NEDO系統連系蓄電システム |
1.1.5.4 | 東北電力(株)の系統連系蓄電システム |
1.2 | セルの構造と容量設計 |
1.2.1 | Ah容量とセルの構造 |
1.2.1.1 | リチウムイオン(セル)の特徴 |
1.2.1.2 | セル(単電池)からシステム(組電池)へ |
1.2.1.3 | セル(単電池)からシステム(組電池)へのシミュレーション(1) |
1.2.1.4 | セル(単電池)からシステム(組電池)へのシミュレーション(2) |
1.2.1.5 | 二次電池の安全性に関する小型、中型と大型 |
1.2.1.6 | 円筒型セルのAh容量の変遷 |
1.2.1.7 | ラミネート型セルの特性 |
1.2.1.8 | スマートフォン電池の急速充電と長持ち対策 |
1.2.2 | 電極版、端子構造と放熱性 |
1.2.2.1 | セルの構造と熱伝導 |
1.2.2.2 | ラミネート型セルの発熱挙動 |
1.2.2.3 | セルの外装材と電極構造 |
1.2.2.4 | セルの形式(1)電極体と集電方法 |
1.2.2.5 | セルの形式(1)電極端子と外装材 |
1.2.2.6 | セルの集電長と負極面積 |
1.2.2.7 | ラミネートセルのモジュール化と放熱 |
1.2.2.8 | 大型ラミネートセルの放熱方法(1) |
1.2.2.9 | 大型ラミネートセルの放熱方法(2) |
1.2.2.10 | リチウムイオン電池セルの放熱、加熱と保温 |
1.2.2.11 | 円筒型と平板(ラミネート)型セルの表面積を比較 |
1.2.2.12 | リチウムイオンセル構成材料の熱伝導率 |
1.2.3 | 捲回(角型)函体収納 |
1.2.3.1 | 積層電極体の大容量セル |
1.2.3.2 | PHV用リチウムイオン電池(セル)の構造 |
1.2.3.3 | 大型リチウムイオンのセル、ック、ユニット |
1.2.3.4 | 扁平捲回電極体 |
1.2.3.5 | エリーパワー鰍フ函体収納型リチウムイオン電池 |
1.2.4 | 捲回(円筒)函体収納 |
1.2.4.1 | 角形および円筒型セルの例 |
1.2.4.2 | 扁平捲回電極体、缶収納 |
1.2.5 | 積層(平板)ラミネート外装収納 |
1.2.5.1 | 積層型リチウムイオン電池(セル)の電極構造 |
1.2.5.2 | 電極端子を内部電極とリベット結合 |
1.2.5.3 | 両タブ出しラミネート型セル |
1.2.5.4 | 両タブ出し大型ラミネートセルの代表例 |
1.2.5.5 | 上タブ出しラミネート型セルの構造 |
1.2.5.6 | ラミネート型セルの端子と放熱(放電)性 |
1.2.5.7 | ラミネート型セルのタブ端子 |
1.2.5.8 | ラミネート型セルの容量と重量 |
1.2.5.9 | セルの形態、平板(積層)、円筒と角槽 |
1.2.5.10 | リチウムイオン電池の変遷(システム化) |
1.2.5.11 | リチウムイオン電池の変遷(小・超小型セル) |
1.3 | エネルギー、パワーとサイクル特性 |
|
|
1.3.1 | エネルギー特性と測定方法 |
1.3.1.1 | 20Ahセルの充電と放電 |
1.3.1.2 | 単電池への性能要求事項(1) |
1.3.1.3 | 単電池への性能要求事項(2) |
1.3.1.4 | 単電池への要求事項(3) |
1.3.1.5 | CC低電流とCV定電圧充電の経過 |
1.3.1.6 | CC定電流、CV定電圧と下限電圧、上限電圧 |
1.3.2 | パワー特性と回生充電 |
1.3.2.1 | パワータイプとエネルギータイプの放電レート特性 |
1.3.2.2 | セルの内部抵抗と放電挙動モデル |
1.3.2.3 | タイプ別のセルの特性と向上モデル |
1.3.2.4 | 回生充電モデルと内部抵抗 |
1.3.2.5 | パワー設計の事例 20Ahセル |
1.3.3 | サイクル特性(寿命) |
1.3.3.1 | 放電容量維持率チャート |
1.3.3.2 | セルの寿命予測 |
1.3.3.3 | EV電池の実運用結果と推定 |
1.3.3.4 | SOCの抑制によるサイクル寿命の延長(1) |
1.3.3.5 | SOCの抑制によるサイクル寿命の延長(2) |
1.3.3.6 | セルの寿命推定、サイクル劣化+保存劣化 |
1.3.3.7 | EV電池、車載システムの寿命評価ステップ |
1.3.3.8 | IEC62660-1放電出力制御パターン |
1.3.3.9 | 自動車走行の容量維持率 |
1.3.4 | 畜電コスト |
1.3.4.1 | SOCを30%カットした蓄電コスト |
1.3.4.2 | 蓄電コストと電気コスト |
1.4 | 電池の製品規格と認証システム |
1.4.1 | 国内の規格 |
1.4.1.1 | リチウムイオン電池の規格 |
1.4.1.2 | 製品規格、測定規格、安全性(試験)規格 |
1.4.1.3 | セルの形状と容量、規格表示 |
1.4.1.4 | JISC8711 標準リチウムイオン二次電池 |
1.4.2 | 海外の規格 |
1.4.2.1 | DOEのPHV用リチウムイオン電池の規格提案 |
1.4.2.2 | EUCARのセル開発ロードマップ |
1.4.3 | UL規格などの認証 |
1.4.3.1 | リチウムイオン電池関係のUL規格 |
1.4.3.2 | 電池関係UL規格の用途分野 |
1.5 | 安全性規格と試験方法 |
1.5.1 | 製造工程と安全性 |
1.5.1.1 | リチウムイオン電池関係の事故件数と対策 |
1.5.1.2 | リチウムイオン電池の安全性 |
1.5.1.3 | 小型・中型・大型リチウムイオン電池の安全性問題 |
1.5.1.4 | 時間経過をふまえた安全と危険 |
1.5.1.5 | リチウムイオン電池の劣化(1) |
1.5.1.6 | リチウムイオン電池の劣化(2) |
1.5.2 | 国内規定と電気用品安全法 |
1.5.2.1 | 電気的な安全性試験 |
1.5.2.2 | 単・組電池の安全性試験 |
1.5.2.3 | 二次電池の安全性試験に関するJIS規格の分担(1) |
1.5.2.4 | 二次電池の安全性試験に関するJIS規格の分担(2) |
1.5.2.5 | 強制内部短絡試験の概要 |
1.5.2.6 | リチウムイオン電池の規格 |
1.5.3 | 海外のグローバルな規定と規程 |
1.5.3.1 | 安全性試験の対象 |
1.5.3.2 | 中国の電気自動車用の新規格 |
1.6 | 関連資料 |
1.6.1 | キャパシタと電池の併用システム |
1.6.1.1 | リチウムイオン・キャパシタ ラミネート型/円筒型/角槽型セル/モジ |
1.6.1.2 | コマツリフト鰍フキャパシタハイブリッド電動フォークリフト |
1.6.1.3 | 建機など大型機器へのキャパシタの応用事例 |
1.6.1.4 | エレベーターの回生充電と停電対策 |
1.6.1.5 | 新PRIUSα ニッケル水素/EDLC、リチウムイオン/EDLC |
1.6.2 | 燃料電池との併用システム |
1.6.2.1 | トヨタMIRAI、高性能の“動く発電所”航続距離650km |
1.6.2.2 | 蓄電と発電デバイスと応用展開 |
1.6.3 | 3R(リサイクルなど)関係の概要 |
1.6.3.1 | EVからの廃電池の発生パターン |
1.6.3.2 | 資源・環境関係法の相互関係と機能 |
1.6.3.3 | 二次電池の3Rと関連事項 |
1.6.3.4 | 二次電池の回収、リサイクルと再資源化 |
1.6.3.5 | リチウムイオン電池応用機器の回収と電池処理 |
1.6.3.6 | 国内小型二次電池回収ルール(JBRC) |
1.6.4 | 安全性試験関係の参考資料一覧 |
1.6.4.1 | セルの釘刺試験(発火させた例) |
1.6.4.2 | UN国連危険物輸送基準勧告(オレンジブックV) |
1.6.4.3 | UNECE安全性試験項目の概要 |
1.6.4.4 | 安全性試験の想定領域(概念図) |
1.6.4.5 | 安全性試験の過酷度とアクションプラン |
1.6.5 | サイクル劣化と寿命推定 |
1.6.5.1 | VDAの試験方法によるサイクルライフ |
1.6.5.2 | 10Ahセルのサイクル劣化(1)電流低下モデル |
1.6.5.3 | 10Ahセルのサイクル劣化(2)電圧低下モデル |
1.6.5.4 | 放電容量維持率、Ah表示と充放電効率 |
|
|
 |
電池材料・部材と性能レベル |
|
 |
2.1 | 正極材 |
2.1.1 | 汎用正極材 |
2.1.1.1 | 正極剤の理論容量と実用容量 |
2.1.1.2 | 正極剤の特性 |
2.1.1.3 | 汎用正極剤の特性 |
2.1.1.4 | 正極活物質の自己分解開始温度 |
2.1.1.5 | 鉄リン酸リチウム正極 |
2.1.1.6 | 鉄リン酸リチウム正極の4Ahセルの特性 |
2.1.1.7 | 高容量の正極活物質 |
2.1.1.8 | 正極活物質の放電容量の向上 |
2.1.1.9 | 正極材の容量とセルの試算(1) |
2.1.1.10 | 正極剤の容量とセルの試算(2) |
2.1.1.11 | 正極材の容量とセルの比容量モデル |
2.1.1.12 | 正極材の放電容量とセルの電流密度 |
2.1.2 | 粒子のモルフォロジー |
2.1.2.1 | LNMCO三元系正極材 |
2.1.2.2 | 正極材の粒子形状 |
2.1.2.3 | ゾルーゲル法+噴霧熱分解法によるマンガン系正極/LCOの合成方法 |
2.1.2.4 | 噴霧造粒・焼成系の正極活物質と同電極板 |
2.1.2.5 | LFP(リン酸鉄リチウム)LiFePO4の特性例 |
2.1.2.6 | 実用・正極Li-化合物の粒径と比表面積 |
2.1.2.7 | 3元系高性能正極材の製品の改良事例 |
2.1.3 | 高容量正極材(5V系) |
2.1.3.1 | リチウムイオン電池のエネルギー密度向上 |
2.1.3.2 | 正負極の電位とセルの放電容量 |
2.1.3.3 | 硫黄系高容量正極の目標 |
2.1.3.4 | 正負極の電位上昇とセルの放電容量低下 |
2.1.3.5 | LNMO5V系正極の放電特性 |
2.1.3.6 | Li1.0〜1.1リチウムの単元、二元系 |
2.1.3.7 | リチウム過剰系(Li>1.2)の単元と2,3元系の研究例 |
2.1.3.8 | 5V系正極材の最近の研究事例 |
2.1.3.9 | 使えない正極材 |
2.2 | 負極材と導電剤 |
2.2.1 | 炭素系負極材 |
2.2.1.1 | 炭素系負極の模式図 |
2.2.1.2 | 炭素系負極材料の特性 |
2.2.1.3 | 負極材料の理論容量とセルの端子電圧 |
2.2.1.4 | 各種負極材の理論容量 |
2.2.1.5 | 各種負極材料の理論容量とセルの端子電圧 |
2.2.1.6 | 黒鉛系と難黒鉛化系の放電電圧 |
2.2.1.7 | 炭素系負極の容量と電位 |
2.2.1.8 | 実用・炭素系負極材の特性 |
2.2.1.9 | 負極材料の形状 |
2.2.1.10 | 天然黒鉛の原料(精製原料の塗工前)と電極板表面 |
2.2.2 | 不可逆容量 |
2.2.2.1 | 炭素系負極の不可逆容量 |
2.2.2.2 | ハードカーボン呉羽PICのLiの化学 |
2.2.2.3 | 炭素の不可逆容量 |
2.2.2.4 | 炭素材料と不可逆容量 |
2.2.2.5 | 新規容量Si系負極の不可逆容量 |
2.2.3 | LTOと負極電位 |
2.2.3.1 | LTO負極セルの反応 |
2.2.3.2 | LMO正極/LTO負極セルの充放電過程 |
2.2.3.3 | カーボン・コーティングLTOの容量とレート特性 |
2.2.3.4 | LTO負極セルのサイクル特性 |
2.2.3.5 | 各社のLTO負極セルの特性 |
2.2.3.6 | 三菱iMiEVに採用されているLTO負極電池 |
2.2.4 | 高容量負極材 |
2.2.4.1 | 各種負極材の比容量(理論値) |
2.2.4.2 | 100Whセル(正極+負極)重量 |
2.2.4.3 | 100Whセル(正極+負極)体積 |
2.2.4.4 | 負極材の特性と電極バインダー |
2.2.4.5 | 新規な負極とバインダー |
2.2.4.6 | 負極材の膨張率とバインダーの関係 |
2.2.5 | カーボンブラック |
2.2.5.1 | 導電剤の機能と配合 |
2.2.5.2 | 導電性カーボンのSEM |
2.2.5.3 | 比表面積の高い炭素物質 |
2.2.5.4 | 導電剤の選択と混合例 |
2.2.5.5 | 黒鉛とカーボンブラックの電気化学的安定性 |
2.2.6 | 気相成長炭素繊維(VGCF) |
2.2.6.1 | VGCFの特性 |
2.2.6.2 | 導電剤の選択と混合 |
2.2.6.3 | VGCF(気相成長炭素繊維)の分散 |
2.3 | 電解液と電解質 |
2.3.1 | 電解液の組成とイオン伝導性 |
2.3.1.1 | イオン伝導と電気(子)伝導 |
2.3.1.2 | 水系VS.非水電解液電池の電気化学 |
2.3.1.3 | 汎用電解液 |
2.3.1.4 | 電解液と電解質の一般特性 |
2.3.1.5 | ECを主成分とする電解液組成とイオン伝導度 |
2.3.1.6 | 汎用有機電解液のイオン伝導度と温度変化 |
2.3.2 | ポリマー電解液 |
2.3.2.1 | 電解液(質)系によるリチウムイオンの分類 |
2.3.2.2 | PVDFゲル電解液系のイオン伝導度 |
2.3.2.3 | ポリマー(ゲル)セルの高電圧充電効果 |
2.3.2.4 | ポリマーゲルによる内部短絡回避 |
2.3.2.5 | ポリマー(ゲル)電解液のモルフォロジー |
2.3.3 | 電解液の耐電圧、可燃性と安全性 |
2.3.3.1 | リチウムイオン・セルの正常動作領域 |
2.3.3.2 | 電解質中の電位分布 |
|
|
2.3.3.3 | リチウムイオン電池(セル)の電極電位 |
2.3.3.4 | 有機電解液の電気分解領域 |
2.3.3.5 | 有機電解液のHOMO、LUMO Ev |
2.3.3.6 | F−GBLの特性 |
2.3.3.7 | 有機電解液の引火点と消防法規制 |
2.3.3.8 | 第四類引火性液体(消防法)の指定数量 |
2.3.3.9 | 大型の20Ahセルの消防法該当電解液量 |
2.3.3.10 | 電解液の安全性データ |
2.3.4 | 電解質と安定剤 |
2.3.4.1 | 電解質(Li塩)の特性 |
2.3.4.2 | 各種電解質の特性 |
2.3.4.3 | 主なLi電解質の分子量と組成 |
2.3.4.4 | LiBOB添加によるMnの溶出抑制効果 |
2.3.4.5 | 電解液への添加剤関係の開発動向を |
2.3.4.6 | 電解液系への添加剤 化合物>作用機序>効果発現 |
2.3.4.7 | 添加剤の実用化(1) |
2.3.4.8 | 添加剤の実用化(2) |
2.4 | 集電箔 |
2.4.1 | 集電箔の電気化学 |
2.4.1.1 | アルミニウム(正極)集電箔の電気化学的な特性 |
2.4.1.2 | 銅(負極)集電箔の電気化学的な特性 |
2.4.1.3 | 極板の欠陥と不良例 |
2.4.1.4 | 過放電によるセルのガス膨張と電極板の崩壊 |
2.4.1.5 | 銅箔とアルミ箔の選択 |
2.4.1.6 | 集電箔の厚さと目付量 |
2.4.2 | 正極集電箔 |
2.4.2.1 | 集電箔と正負極剤の問題点 |
2.4.2.2 | 負極(銅)集電箔の機能と求められる特性 |
2.4.2.3 | 高機能アルミ箔開発動向 |
2.4.2.4 | 高機能アルミ箔 |
2.4.2.5 | 表面処理アルミ箔の効果 |
2.4.2.6 | カーボンコーティングアルミ箔 |
2.4.3 | 負極集電箔 |
2.4.3.1 | 1Ahセルの標準的なエネルギー設計 |
2.4.3.2 | 負極(銅)集電箔の機能と求められる特性 |
2.4.3.3 | 集電銅箔の種類と代表特性 |
2.4.3.4 | 集電用銅箔の特性(7μm基準) |
2.4.3.5 | 開孔(メッシュ)箔の表面積(8μm箔) |
2.5 | セパレータ |
2.5.1 | 汎用セパレータ |
2.5.1.1 | 樹脂セパレータの製法 |
2.5.1.2 | 各種セパレータの特徴 |
2.5.1.3 | セパレータの諸元 |
2.5.1.4 | セパレータの選定ステップ |
2.5.1.5 | リチウムイオン電池の温度領域と問題点 |
2.5.2 | 耐熱性セパレータ |
2.5.2.1 | セパレータのシャットダウン特性 |
2.5.2.2 | セパレータの機能と温度 |
2.5.2.3 | 内部短絡を回避(1) |
2.5.2.4 | 内部短絡の回避(2) |
2.5.2.5 | 新しい機能性セパレータ |
2.6 | バインダー |
2.6.1 | バインダーの機能 |
2.6.1.1 | バインダーによる活物質の接着・結着状態 |
2.6.1.2 | 各種バインダーポリマーの構造と配合 |
2.6.1.3 | ポリマーのTgとTm |
2.6.1.4 | 導電助剤とバインダー |
2.6.1.5 | バインダーに対する物理・化学的な作用 |
2.6.2 | PVDV/溶剤系 |
2.6.2.1 | PVDFバインダーのホモポリマーとコポリマー |
2.6.2.2 | PVDFの酸化と還元耐性 |
2.6.2.3 | バインダーポリマーの融点 |
2.6.2.4 | 高重合度のPVDFのNMP溶液の結晶化 |
2.6.2.5 | PVDFの溶媒と電解液に対する溶解性と膨潤度 |
2.6.2.6 | PVDFの重合度とバインダー溶液 |
2.6.2.7 | バインダーの樹脂濃度と粘度 |
2.6.2.8 | 高分子量タイプPVDFバインダー |
2.6.2.9 | ポリマーの酸素指数 |
2.6.2.10 | リチウムイオン・セルの難燃化 |
2.6.3 | SBRラテックス |
2.6.3.1 | SBR共重合体の構造および添加成分 |
2.6.3.2 | 新規バインダー |
2.6.3.3 | 新規負極バインダー1 |
2.6.3.4 | 新規負極バインダー2 |
2.6.4 | 新規なバインダー |
2.6.4.1 | 負極材の膨張率とバインダー |
2.6.4.2 | ポリイミド、ポリアミド・イミド系バインダー |
2.6.4.3 | PAIポリアミドイミド、PIポリイミドの高分子化反応 |
2.6.4.4 | バインダーポリマーの耐熱性アップ |
2.6.4.5 | 究極はバインダーは要らない! |
2.7 | 外装材 |
2.7.1.1 | セルの外装材と電極構造 |
2.7.1.2 | 円筒リチウムイオン電池の事故例 |
2.7.1.3 | ラミネートセル用アルミ芯包材の構成 |
2.7.1.4 | ラミネート包材の“ストレスクラック” |
2.7.1.5 | ラミネート外装材の新たな展開(1) |
2.7.1.6 | ラミネート外装材の新たな展開(2) |
2.8 | 関連資料 |
2.8.1 | mAh計算 |
2.8.2 | mWh計算 |
2.8.3 | 正極、負極の電位と電解液の電位窓 |
|
|
 |
設計・製造工程と機器 |
|
 |
3.1 | セルの基本設計 |
3.1.1 | 容量設計と負極/正極比 |
3.1.1.1 | セルの設計例(ステップ1) |
3.1.1.2 | セルの設計例(ステップ2) |
3.1.1.3 | 実用リチウムイオンセルの設計事例 |
3.1.1.4 | 実用セルの設計と制約 |
3.1.1.5 | 正極と負極、容量のバランス |
3.1.2 | 電極板の目付量 |
3.1.2.1 | 実用セルの設計と制約 |
3.1.2.2 | 電極板の目付量の設定プロセス |
3.1.2.3 | 円筒型セルのコバルト系正極電極面積 |
3.1.2.4 | 円筒型セル(18φと26φ)の電極面積と目付量 |
3.1.2.5 | ラミネート型セルのマンガン系正極電極面積 |
3.1.2.6 | ラミネート型セルの電極面積(マンガン系正極) |
3.1.2.7 | Wh当たりの電極面積と活物質容量 |
3.1.2.8 | 電極板塗工の速度と目付量モデル |
3.1.3 | ラボスケールの実験 |
3.1.3.1 | ラボスケール電極塗布・乾燥装置 |
3.1.3.2 | セルのサイズと評価事項 |
3.1.3.3 | ラミネート型の評価用セルと製品セル |
3.2 | 製造アイテムと工程の流れ |
3.2.1 | 全行程の概要 |
3.2.1.1 | リチウムイオン電池の製造全工程 |
3.2.1.2 | 電池製造のスケールアップ |
3.2.1.3 | 製造工程・製造設備・付帯設備 |
3.2.1.4 | 製造の付帯設備と機器と設備金額 |
3.2.2 | 原材料の投入ステップ |
3.2.2.1 | 全工程の原料、部材と製造装置の関係 |
3.2.3 | 工程不良と対策 |
3.2.3.1 | 製造工程の不良と安全性リスク |
3.2.4 | 工程の区分と合理化 |
|
|
3.2.4.1 | 操業のパターンと人員配置 |
3.2.4.2 | 工程区分の取り方 |
3.2.4.3 | 製造設備と工程費(大型セルの製造) |
3.2.4.4 | リチウムイオン電池生産の分業 |
3.3 | 工程機器と付帯設備 |
3.3.1 | 工程と製造装置類 |
3.3.1.1 | 原材料、製造工程と環境(1) |
3.3.1.2 | 原材料、製造工程と環境(2) |
3.3.1.3 | 製造設備の関連企業(1) |
3.3.1.4 | 製造設備の関連企業(2) |
3.3.1.5 | 後工程の製造設備の関連企業(3) |
3.3.1.6 | 組立・充電工程の製造設備の関連企業(4) |
3.3.1.7 | 汎用機転用から専用機設計へ |
3.3.2 | 塗工機と方式 |
3.3.2.1 | に電極板の塗工方式と装置 |
3.3.2.2 | 区分塗工用コーティング装置 |
3.3.2.3 | ヒラノテクシード鰍フコンマコーター(R) |
3.3.2.4 | 電極板の塗工方式(1) |
3.3.2.5 | 電極板の塗工方式(2) |
3.3.3 | 付帯設備類 |
3.3.3.1 | 付帯設備類(1) |
3.3.3.2 | 付帯設備類(2) |
3.3.3.3 | 電解液(組成)の火災時の措置 |
3.4 | 化学物質規制と電池の3R課題 |
3.4.1 | 化学物質の法規制 |
3.4.1.1 | リチウムイオン電池の化学物質と法規制 |
3.4.1.2 | 電池製造の化学物質の安全と法規制 |
3.4.1.3 | 化学物質の諸規制(海外)と電池 |
3.4.1.4 | REACHにおける対象物 |
3.4.2 | 回収、リサイクルと廃棄 |
3.4.2.1 | 資源・環境関係法の相互関係と機能 |
3.4.2.2 | 二次電池の3Rと関連事項 |
3.4.2.3 | 廃電池とバーゼル法の規定 |
|
|
 |
電池製造(前・中工程) |
|
 |
4.1 | 前工程(粉体配合とスラリー調整) |
4.1.1 | 正負極の配合 |
4.1.1.1 | 正極活物質の構造と電子伝導性 |
4.1.1.2 | 電極板の製造、粉体加工とスラリー化 |
4.1.1.3 | 正負極材の真比重、T比重、P比重、空隙率 |
4.1.1.4 | 粉体の帯電列と界面電位 |
4.1.1.5 | 材料の混合、混練と粉砕 |
4.1.2 | 導電材の配合とMC処理 |
4.1.2.1 | 正極における導電剤の添加効果 |
4.1.2.2 | 導電剤の配合パラメーターPXの設定事例 |
4.1.2.3 | 粒子の複合化>均一分散、導電アップ |
4.1.2.4 | カーボンブラック親油性と親水性 |
4.1.2.5 | 導電剤の選択と混合例 (2) |
4.1.2.6 | 材料の混合・混練と物質の特性 |
4.1.2.7 | 混練工程の機器 |
4.1.2.8 | 正負極材の混合、分散 |
4.1.2.9 | 粉体の混合・加工 |
4.1.2.10 | 活物質のメカノケミカルMC処理 特許公開例 |
4.1.2.11 | ラボスケールの電極スラリーの調整 |
4.1.2.12 | 実験室での活物質の簡易な混練方法 |
4.1.2.13 | 赤外線ランプ照射 |
4.1.3 | 塗工スラリーの調整 |
4.1.3.1 | 正極と負極の粉体加工とスラリー調整 |
4.1.3.2 | 塗工スラリーの粘度と固形分モデル |
4.1.3.3 | 電極材料の混合・分散(1.有機溶剤系) |
4.1.3.4 | 電極材料の混合・分散(2.水媒体系) |
4.1.3.5 | 活物質の水による溶出と吸水率 |
4.1.3.6 | 正負極材のpH値 |
4.1.3.7 | 正極の水系塗工スラリーのpH |
4.1.3.8 | NMC多元系正極材の特性 |
4.1.3.9 | SBR共重合ポリマーの構造および添加成分 |
4.1.3.10 | 炭素系負極の水系塗工スラリー調製 |
4.1.3.11 | 炭素系負極の水系における濡性と流動性 |
4.1.3.12 | バインダーの選択(小型と中大型セル) |
4.1.3.13 | 炭素系負極極板の水系塗工と評価 |
4.1.3.14 | 塗工スラリーの製造の公開特許図 |
4.1.3.15 | 塗工正極の加工 |
4.1.4 | 塗工媒体の問題 |
4.1.4.1 | バインダーポリマーと媒体(1) |
4.1.4.2 | バインダーポリマーと媒体(2)、コスト |
4.1.5 | 導電性異物と対策 |
4.1.5.1 | 鉄錆の発生メカニズム |
4.1.5.2 | 酸化鉄粒子のモルフォロジー |
4.1.5.3 | 酸化鉄粒子の導電化と内部短絡発現モデル |
4.1.5.4 | バインダーによる導電性異物の固定と反応封鎖 |
4.1.5.5 | 過放電による負極極板Cuの剥離 |
4.1.5.6 | 過放電による正極材の状態変化 |
4.1.5.7 | セルの内部短絡防止対策 |
4.2 | 中工程(塗工・乾燥と電極板評価) |
4.2.1 | 電極板の塗工・乾燥 |
4.2.1.1 | 製造設備と工程費 |
|
|
4.2.1.2 | 極板の塗工パターン(正負、両面) |
4.2.1.3 | 電極の塗工パターン |
4.2.1.4 | 負極電極板の塗工後検査 |
4.2.1.5 | 電極の塗工後の長尺電極シート |
4.2.1.6 | スリット・ダイによる間欠塗工システム |
4.2.1.7 | 区分塗工用コーティング機 |
4.2.1.8 | 電極塗工スラリーの構造粘性 |
4.2.1.9 | 極板の乾燥過程 |
4.2.1.10 | (PVDF+黒鉛)NMPの乾燥プロセス |
4.2.1.11 | 塗工>乾燥ステップ |
4.2.1.12 | 塗工>乾燥ステッ |
4.2.1.13 | PVDFの結晶化温度と冷却速度の関係 |
4.2.1.14 | 製膜温度とPVDFの膨潤率および有機酸の添加効果 |
4.2.2 | 塗工速度と効率 |
4.2.2.1 | 電極塗工媒体の蒸気圧 |
4.2.2.2 | 塗工・乾燥の速度モデル |
4.2.2.3 | 電極板塗工の速度因子 |
4.2.2.4 | 電極板塗工の速度と目付量モデル |
4.2.2.5 | 電極板の塗工>乾燥における相対効率モデル |
4.2.2,6 | 電極板の塗工>乾燥 |
4.2.3 | 電極板の欠陥 |
4.2.3.1 | 塗工層における臨界顔料体積濃度の保持 |
4.2.3.2 | 電極板のクラックと膨れ |
4.2.3.3 | 電極板を構成する材料の熱膨張 |
4.2.3.4 | 電極板の塗工欠陥 |
4.2.3.5 | 電極板(負極)の電解液への浸漬試験 |
4.2.4 | 電極板の二次加工 |
4.2.4.1 | 電極板乾燥装置 |
4.2.4.2 | 電極板のプレス(連続プレス機) |
4.2.4.3 | カレンダーロールの事例 |
4.2.4.4 | 電極表面SEM |
4.2.4.5 | 電極板の密度とプレス効果 |
4.2.4.6 | 電極板の密度とプレス効果 |
4.2.4.7 | スリッターの装置例 |
4.2.5 | 電極板の評価(1) |
4.2.5.1 | LNMO三元系電極の表面状態 |
4.2.5.2 | ラミネートセルMn系正極の表面状態 |
4.2.5.3 | 極板接着評価方法 |
4.2.6 | 電極板の評価(2) |
4.2.6.1 | 電極板の評価(セルの放電容量の変化) |
4.2.6.2 | 電極板の評価(1) |
4.2.6.3 | 電極板の評価(2) |
4.2.6.4 | 良い極板とは |
4.3 | 正負極材の浸水による変化 |
4.3.1 | リチウムイオンの溶出 |
4.3.1.1 | 正極・負極の水系溶出成分ICP分析(1) |
4.3.1.2 | 正極・負極の水系溶出成分ICP分析(2) |
4.3.2 | 浸水とX線回析パラメーター |
4.3.2.1 | 浸水処理による活物質のXRDパラメーターの変化 |
|
|
 |
電池製造(後工程) |
|
 |
5.1 | 後工程(電解液充填、初充電と検査) |
5.1.1 | セル組立と乾燥 |
5.1.1.1 | リチウムイオン電池製造装置 |
5.1.1.2 | ラミネート型セルの自動組立機 |
5.1.1.3 | 電極板とセパレータの位置関係 |
5.1.1.4 | セルの乾燥条件と初充電におけるガス発生 |
5.1.2 | 外装封止と端子付け |
5.1.2.1 | 集電箔の収束(超音波溶着) |
5.1.2.2 | 集電箔の超音波溶接(溶/熔着) |
5.1.2.3 | 形ラミネートセルの超音波熔着したタブ端子 |
5.1.2.4 | 真空シーラーと電解液充填機 |
5.1.2.5 | ラミネート包材のストレスクラック |
5.1.2.6 | ラミネート包材における“タブ”の封止 |
5.1.2.7 | シーラントタブ封止部の、引張り強度スライド |
5.1.2.8 | シーラントタブ封止部引張り強度 |
5.1.2.9 | シーラントタブ封止部引張り強度の測定例 |
5.1.2.10 | ラミネート型セルのガス膨張 |
5.1.3 | 電解液注入 |
5.1.3.1 | セルへの電解液の侵入方向 |
5.1.3.2 | セパレータへの電解液の浸透 |
5.1.3.3 | 非充放電電極面における異常 |
5.1.4 | 初充電操作とSEI形成 |
5.1.4.1 | 反応電極電位 |
5.1.4.2 | 初充電操作と脱ガス、SEI形成 |
5.1.4.3 | 電解液への添加剤(化合物と作用機序) |
5.1.4.4 | フッ化ECの作用機序 |
5.1.4.5 | ビニレンカーボネート(VC)の効果とSEIライド |
5.1.4.6 | 初充電および検査項目と設定事例 |
5.1.4.7 | 初充(放)電の条件と測定項目(1) |
5.1.4.8 | 初充(放)電の条件と測定項目(2) |
5.1.4.9 | 初充(放)電の条件と測定項目(3) |
5.1.5 | 自己放電と内部抵抗 |
|
|
5.1.5.1 | 自己放電率とAC抵抗、DC抵抗 |
5.1.5.2 | セルの劣化と交流抵抗ACRの変化 |
5.1.5.3 | セルの内部抵抗 |
5.2 | 品質管理と保証 |
5.2.1 | 仕様書と取扱説明書 |
5.2.1.1 | (単)電池仕様書の項目例 |
5.2.1.2 | 取扱説明書の特性値の英文、和文の表現 |
5.2.1.3 | JISC8715-2の附属書(A)の安全領域 |
5.2.1.4 | (小型)二次電池の表示(マーキング) |
5.2.2 | MSDSと輸出関係書類 |
5.2.2.1 | リチウムイオン電池(セル)の輸出手順 |
5.2.2.2 | リチウムイオン電池のMSDS事例 |
5.2.2.3 | 輸送時の添付資料の事例 |
3.2.2.4 | 危険物申請書 |
5.2.3 | 技術情報の提供と試験 |
5.2.3.1 | JISの機能安全性試験 |
5.2.3.2 | リチウムイオン電池、メーカーとユーザーの情報共有 |
5.2.3.3 | 製品開発と製造における規格要求事項の流れ (1) |
5.2.3.4 | 製品開発と製造における規格要求事項の流れ (2) |
5.3 | 関係資料 |
5.3.1 | 保存劣化と対策 |
5.3.1.1 | セルの保存劣化とSOCの影響 |
5.3.1.2 | VDAの試験方法によるサイクルライフ |
5.3.1.3 | セルの寿命予測 |
5.3.1.4 | セルの保存条件(温度)と特性の劣化 |
5.3.2 | セルの特性のバラツキ |
5.3.2.1 | 三直列定電流充電 |
5.3.2.2 | 並列定電圧充電 |
5.3.2.3 | 過充電セルの体積膨張率 |
5.3.2.4 | セル>パック>モジュールの構成 |
5.3.2.5 | 大容量のユニットのBMS |
|
|
 |
電池のコスト |
|
 |
6.1 | 工場原価試算(原材料費、設備償却と労務費) |
6.1.1 | 原材料(使用量とコスト事例) |
6.1.1.1 | EV用量産セルのコスト計算の手順(1) |
6.1.1.2 | セルの重量と体積構成 |
6.1.1.3 | 原材料のコスト |
6.1.1.4 | 正極材、単価と性能 |
6.1.2 | 固定費と比例費 |
6.1.2.1 | 量産セルのコスト計算の手順(2) |
6.1.2.2 | 100万セル/年の製造設備 |
6.1.2.3 | 設備(新設)金額の試算(1) |
6.1.2.4 | 設備(新設)金額の試算(2) |
6.1.2.5 | 付帯設備を増強した金額(新設)の試算(3) |
6.1.2.6 | EV・HEV用の電池工場 設備投資金額 |
6.1.2.7 | 100万セル/年の製造コストの合計 |
6.1.3 | 工場原価と利益率ROI、粗利益 |
6.1.3.1 | 設備投資額を変えた場合のセルの製造コスト |
6.1.3.2 | 電池の工場原価 |
6.1.3.3 | 100万セル/年生産の利益率 |
6.1.3.4 | Ahセルの価格モデル |
6.1.4 | コストダウンのシミュレーション(/kWh) |
6.1.4.1 | 原材料のコストダウンとセルの製造コスト |
6.1.4.2 | コストダウン、原材料>設計>製造>販売 |
6.1.5 | 究極のコストダウン、硫黄と鉛 |
6.1.5.1 | 究極のコストダウン・正極材のコスト試算(A) |
6.1.5.2 | 正極材のコスト試算、5V系と硫黄系(1) |
6.1.5.3 | 正極材のコスト試算、5V系と硫黄系(2) |
|
|
6.1.5.4 | 正極材のコスト試算(a) 理路容量ベース |
6.1.5.5 | 正極材のコスト試算、5V系と硫黄系(b、Ah) |
6.1.5.6 | 正極材のコスト試算 5V系と硫黄系(C.Ah、Wh) |
6.2 | コストダウンと方策 |
6.2.1 | 製造工程上のネック |
6.2.1.1 | リチウムイオン電池の材料>製造>運用 |
6.2.2 | ネック解消の方策 |
6.2.2.1 | 電極板製造の集約化 |
6.2.3 | 機能のハイブリッド化 |
6.2.3.1 | ポリマー系材料のハイブリッド化 |
6.2.3.2 | PVDFのハイブリッド化材料 |
6.2.3.3 | ポリマー/イオン性液体/電解液(質)の相溶性を活かしたハイブリッド化 |
6.2.3.4 | ポリマーゲルをセパレータとした例 |
6.2.3.5 | ロールtoロール連続プロセス |
6.2.3.6 | ポリマー状電解液のセルへの導入 |
6.2.4 | 双極子セル |
6.2.4.1 | 双極子型リチウムイオン電池 |
6.2.4.2 | 双極子型リチウムイオン・セル |
6.3 | 製造コスト関連資料 |
6.3.1 | コストの算定基礎(計算の過程) |
6.3.1.1 | 原材料の工程ロス設定 |
6.3.1.2 | セルの材料コスト構成(1)エネルギー設計 |
6.3.1.3 | セルの材料コスト構成(2)パワー設計 |
6.3.2 | 試算のスケールと EV相当台数 |
6.3.2.1 | 試算のスケールと自動車相当台数 |
6.3.2.2 | 電動自動車の電池(2) |
|
|
 |
ポストリチウムイオン電池 |
|
 |
7.1 | ニーズとシーズ |
7.1.1 | リチウムイオン電池、ニーズとシーズ |
7.1.2 | 蓄電デバイス相互の比較 |
7.1.3 | リチウムイオン電池の変遷(1) |
7.1.4 | リチウムイオン電池の変遷(2) |
7.1.5 | ポリマーゲル二次電池の応用 文献資料 |
|
|
7.2 | ポストリチウムイオン電池 |
7.2.1 | 発電(一次電池)と蓄電(二次電池)としてのデバイスのマップ |
7.2.2 | メタル/空気系セルの理論容量 |
7.2.3 | ポストリチウムイオン電池、セルの実用化 |
|
|