（書評）電子とイオンの機能化学シリーズVol.3 次世代型リチウム二次電池

監修の辞

　科学における原理・原則は普遍であり、不動のものです。しかし、研究・開発の進展にともない，解明の精度が高くなるとともに，解釈の幅は広がってきます。現在，ハイテク，またファインケミカルスなどと呼ばれる｢近代科学技術｣は、高度に解明された諸現象の原理・原則や，微細組織に及ぶ材料の基礎的諸物性などが統合されたものといえます。そして、これらに裏付けられ，新規で貴重な技術の発展がもたらされたものと考えられます。
　このたび，[電子とイオンの機能化学]と冠題して，電気化学の理論と技術について，とくに近年注目されている対象をとりあげ、個々に工学的特異性をもつことから、各々独立した分冊として、複数巻の発刊を企画したのも，上述の理念に基づくものです。
　即ち，電気化学は｢化学反応と電気エネルギーの関連を取り扱う科学｣と定義され，基本的には物理化学の一部門と見なされてきました。しかして昨今，科学技術の高度の発展の中で，電気化学の理論的研究も進展して，平衡論的にも動力学的にも精細に解明・整備されました。一方，電子工学やエネルギー科学，精密化学などの発展が，電気化学的反応や操作の特異性をみとめて，高純度，高精度を求める工業技術に応用されるにいたったのが現状といえます。
　ことにマテリアルサイエンスの分野では，｢材料の製造，精製，加工｣から｢機能の測定，評価｣にいたる，多くの工程での重要な操作・反応として電気化学が応用されています。
　本来，すべての物質の機能や特性は，分子レベルにおける内部電子，外部電子や軌道電子などと密接な関係にあります。他方，電気化学は｢ Electro-chemistry｣の原語が示すように，化学反応と電子（electron)の挙動との関係に注目する学問，と近年理解されるにいたって，材料の機能を取り扱うマテリアルサイエンスの分野における電気化学が，いかに重要かは論じるまでもないことでしょう。

　しかしながら，工業技術としての立場では，電気化学も一般的な単位反応，単位操作と同程度に取り扱われて，電気化学の特徴，すなわち，電気化学反応では，
　　1）電極電位によって反応の種類が制御され，
　　2）反応速度は流れる電流の大きさで制御される。
という優れた解析性，管理性に注目されず，きわだった評価もされていない傾向にあり，応用の面で電気化学的反応や操作を数理的に考察，研究するまでにいたらず，性能，効率の向上を推進するための意欲や努力を阻害する恐れもあります。
　これは要するに，物理化学として基礎理論は高度に発達し，数理的解析も可能となっている学理的な部門と，実学としての工業技術とが機能的に融合していないためでありましょう。
　そこで本企画では，応用電気化学の現場を実例としてとりあげ，そこで実施されている電気化学的操作，反応を理論的に解説し，さらに高度で適切な電気化学的操作，反応の導入が考えられる場合はこれも示唆して，技術的改善の参考にも資していただくことを期待しています。
　なお，現代の工業技術は工程の全般を通じて，技術の総合的構成によって成り立っていることを理解していただくべく，製造や加工，組立などの全工程を具体的に記述して，工業技術者が学ぶべき広範な知識と技術の概略も述べています。
　｢電子とイオンの機能化学｣の出版計画は叢書の形式をとり，各巻では現在注目されている課題の一つをとりあげてその巻の主題とし，その課題の工業技術において適用される電気化学的操作や反応の理論を解説し，理論の適用，展開による機能材料の開発，材料機能の活用，評価などを実業に即して記述する，というのが基本的編集方針です｡
　叢書としてとりあげる課題は、当面エネルギー変換技術に関連して注目されている下記の4巻を決定しました。　第1巻　いま注目されているニッケル?水素二次電池のすべて
　第2巻　大容量電気二重層キャパシタの最前線
　第3巻　次世代型リチウム二次電池
　第4巻　固体高分子形燃料電池
　続刊につきましては，今後の工学技術の発展を視野に入れ、順次検討の予定です。
　本企画では11名よりなる企画委員会にて，第1巻から以後の各巻の課題を決定し，さらに各巻の編集代表者(1名～複数名)を選定，委嘱し，編集代表者によりその巻の編集委員会を編成していただき，各巻の企画，編集を一任しています｡
　なお，本企画ではいずれの巻も応用電気化学の研究者，ならびに技術者を対象にしての技術書として編集していますが，電気化学を選考しようと考えておられる学生の方々にも，よき参考書となるものと考えています。

大阪大学名誉教授　　田村英雄

序

　リチウムイオン二次電池が携帯電話やノートパソコンに使われるようになって，１０年以上が経過した。この間，電池の性能は著しく改善されてきたものの，電子機器の機能進化はそれを上まわる勢いである。さらに，自動車や電力貯蔵など，大型システムへの電池の適用も要望されている。このようなさまざまな分野で，高エネルギー密度二次電池に対する期待はふくらむ一方である。
　言うまでもなく，電池は化学反応によって電気エネルギーを発生するエネルギー変換デバイスである。得られるエネルギー量は使用する化学物質の量に依存する。すなわち，限られた物質量（容積）から取り出せる電気エネルギーには理論的な限界がある。ユーザー側からの限りない要求に応えるために，リチウムイオン二次電池に関しても，これを完成技術と見るのではなく，構成材料の再調査から電池性能の評価まで，広い範囲にわたって研究開発に関わる作業が今なお精力的に続けられている。
　リチウムイオン二次電池に関しては，その研究開発動向などを紹介した解説書や材料技術をまとめたモノグラフが，洋書・和書を問わず，数多く出版されている。本書の企画に当たっては，高エネルギー密度二次電池の将来技術の展開に留意した。題名の「次世代型リチウム二次電池」は，現在広く利用されているリチウムイオン二次電池ばかりでなく，非水電解質を用いるさまざまな負極／電解質／正極の組み合わせを想定したものである。そのなかでも，「電池の全固体化」は本書全体を通しての重要なキーワードとなっている。編集にあたっては，リチウム二次電池の将来技術に対して高い見識をもち，また電池開発の最先端で活躍している研究者，技術者の方々に，それぞれ専門の立場から執筆していただいた。
　次世代電池開発のベクトルは，本書執筆の段階では必ずしも一点に向いていないかもしれない。しかしながら，上記のようなニーズに応えるためには，早晩新しい電池系の構築が必須となってきている。本書が，そのような高性能二次電池の開発プログラムの中で，いささかなりとも参考になれば，編著者として望外の喜びである。
　ご多忙の中，本書のために貴重な時間を割いていただいた執筆者の方々に深謝する。最後に，本書の企画編集，出版に際して，絶えず励ましとお世話をいただいた（株）エヌ・ティー・エスの松風まさみ氏と冨澤匡子氏に厚くお礼申し上げる。

2003年4月　　　編著者：　森田　昌行
池田　宏之助
岩倉　千秋
松田　好晴