リチウムー硫黄電池の最新研究動向と電解液・電極の高性能化技術・課題解決と将来展望

セミナープログラム

第1部　硫黄の高充填を目指した多孔性活性炭を用いた硫黄正極の開発

【13:00-14:15】

関西大学　化学生命工学部　教授　イノベーション創生センター長　工学博士　石川 正司　氏

【講演主旨】
硫黄は従来のリチウムイオン電池に用いられる正極材料と比較して、約10 倍の理論容量を持っており、リチウム硫黄電池は次世代高容量二次電池として期待されている。しかし、充放電反応の中間体であるポリスルフィドが電解液に溶出し、容量が急激に低下する問題を解決しなければならず、これの不溶化のための電解液には設計の自由度が低いことが問題になっている。
本講演では活性炭のナノサイズ細孔内に硫黄を充填し、電解液と硫黄の接触を防ぐことでポリスルフイド溶出を抑制し、電解液の選択の幅を広げて出力特性を向上させる試みについて紹介する。また、このような多孔性炭素による硫黄複合電極に適した種々の材料についても論ずる。

【キーワード】
リチウム硫黄電池、次世代電池、高容量電池、電力貯蔵、資源戦略

【講演ポイント（講演者について）】
国家プロジェクトとしてのリチウム硫黄電池開発を継続しており、その電極技術に精通している。
特に細孔構造を持つ炭素材料と硫黄との複合体、そしてそれを電池セルとして総合的に組み込む技術をこなしている。

【習得できる知識】
次世代電池で最も期待されているリチウム硫黄電池についての全体像と、特に電極技術が理解できる。

【プログラム】

1. 硫黄正極について
2. リチウム硫黄電池の特徴と問題点
3. リチウム硫黄電池における電解液
4. 多孔性炭素と硫黄の複合電極
5. ミクロ多孔性炭素の調製
6. ミクロ多孔性炭素と硫黄の複合電極
7. ヘテロ元素含有活性炭を利用した硫黄正極
8. 多孔性硫黄正極と電解液の関係
9. さらなる高性能化を目指して

【質疑応答】

第2部　リチウム硫黄電池のための硫黄種難溶性電解液の設計

【14:30-15:45】

横浜国立大学　大学院工学研究院　機能の創生部門　准教授　上野 和英　氏

【キーワード】
イオン液体、濃厚電解液

【講演ポイント】
近年注目を集めるリチウム硫黄電池の電解質材料に関して、最大の課題である多硫化リチウムの溶解抑制を実現する液体電解質の設計指針と実用化へ向けた課題の解決方策の一例を紹介する。

【習得できる知識】
多硫化リチウムの溶解抑制に重要な溶媒パラメータ
高エネルギー密度化に重要な電解液設計に関する知識

【プログラム】

1. リチウム硫黄電池
   1. リチウム硫黄電池の基礎構造と特徴
   2. 分子状硫黄を用いたリチウム硫黄電池に用いる硫黄正極
2. リチウム硫黄電池の電解質材料
   1. リチウム硫黄電池に用いる有機電解液
   2. 液体電解質への分子状硫黄および多硫化リチウムの溶解抑制
   3. 硫黄種難溶性電解液を用いたリチウム硫黄電池の特性
3. リチウム硫黄電池の高エネルギー密度化
   1. 高エネルギー密度化に対する課題
   2. 高エネルギー密度化/サイクル寿命に適した電解液設計

【質疑応答】

第3部　次世代の軽量リチウムー硫黄二次電池を実現する含硫黄ポリマー正極材料の開発

【16:00-17:15】

株式会社ADEKA　研究開発本部　環境・エネルギー材料研究所　環境・エネルギー材料研究室　課長（テーマリーダー）　撹上　健二　氏

【講演主旨】
含硫黄ポリマー正極材料（硫黄系正極活物質）は、高容量・メタルフリーで資源的制約が少ない・比較的低温で製造できる等の特長を有し、これらを正極に用いたリチウム‐硫黄二次電池（Li-S電池）は、GSC推進とSDGs達成のキーとなる次世代の軽量電池として期待されている。
本講座では、含硫黄ポリマー正極材料の1つである「硫黄変性ポリアクリロニトリル（SPAN）」の特徴を紹介し、他の硫黄系活物質との違いについて解説する。また、軽量Li-S電池（セル）の試作検討、ならびに固体系電池やLi-S以外の電池系への適用についても説明する。

【キーワード】
リチウム-硫黄二次電池（Li-S電池）、硫黄系正極活物質、含硫黄ポリマー正極材料、硫黄変性ポリアクリロニトリル、SPAN、Li金属、長寿命、軽量、固体電池、ポストLi

【講演ポイント】
含硫黄ポリマー正極材料の魅力を紹介し、次世代の軽量電池として期待されるリチウム-硫黄二次電池の可能性を提示する。

【習得できる知識】
リチウム-硫黄二次電池、硫黄系正極活物質、および硫黄変性ポリアクリロニトリル（SPAN）に関する知識

【プログラム】

1. 株式会社ADEKAの紹介
2. リチウムイオン二次電池とリチウム-硫黄二次電池（Li-S電池）
3. 硫黄系正極活物質
   1. 硫黄結晶型
   2. 硫黄‐炭素複合型
   3. ポリマー型
4. 硫黄変性ポリアクリロニトリル（SPAN）
   1. SPANの合成
   2. SPAN（ADEKA合成品）の粉体物性
   3. SPAN（ADEKA合成品）の充放電特性
5. SPAN正極を用いたLi-Sセルの性能
6. 軽量ラミネートセルへの挑戦
7. 固体電池への適用
8. Li-S以外の電池系への適用

【質疑応答】

セミナー講師

第1部　関西大学　化学生命工学部　教授　イノベーション創生センター長　工学博士　石川 正司　氏

【経歴】
1987-1989 鐘紡(株) 開発研究所 1987年4月 1日～1989年3月 31日
1989-1991 大阪女子大学　助手 1989年4月 1日～1991年9月 30日
1991-1997 山口大学　助手 1991年10月 1日～1997年3月 31日
1997-2003 山口大学　助教授 1997年4月 1日～2003年3月 31日
2000-2001 ミネソタ州立大学　客員助教授 2000年6月 1日～2001年3月 31日
2001-2004 東京農工大学　非常勤講師 2001年12月 16日～2004年3月 31日
2014-2015 京都大学工学研究科 非常勤講師 2014年4月 1日～2015年3月 31日
【受賞】
電気化学会進歩賞・佐野賞 1996年 4月 4日 (電気化学会)
文部科学省科学技術政策研究所「政府投資が生み出した成果1052事例」の「代表的成果39事例」に選定 2009年 3月 (文部科学省)
平成24年度文部科学大臣表彰　科学技術賞（研究部門） 2012年 4月 17日 (文部科学省)
平成25年度電気化学会論文賞 2013年 3月 30日 (電気化学会)
Appeared on”Renewable Energy Global Innovations” 2013年 5月 18日 (Renewable Energy Global Innovations)
“Carbon” Recognized Reviewer 2015年 8月 (The American Carbon Society)
平成28年度電気化学会論文賞 2016年 3月 30日 (電気化学会)
平成30年度電気化学会論文賞 2018年 3月 10日 (電気化学会)
Smallest Orbital Rocket SS-520-5, JAXA 2018年 4月 27日 (Guinness World Records Certificate of Participation)
電気化学会フェロー 2021年 2月 22日 (電気化学会)
【著作】
　石川 正司　他: 第6章「電池・発電」2「イオン液体とリチウムイオン電池」, イオン液体の実用展開へ向けた最新動向, pp.86-93 (全321ページ), シーエムシー出版 (2022.08.26).
　石川 正司　他: 第5章「イオン液体電解液」1「高性能リチウムイオン電池用難燃性FSIイオン液体電解液」, 蓄電デバイスの今後の展開と電解液の研究開発≪普及版≫, pp.68-75 (全307ページ), シーエムシー出版 (2021.08.10).
　Masashi Ishikawa, Toshifumi Egami, and Tomohiro Shimizu: Part Ⅳ 32.“S-encapsulated Micropore Carbon Cathode”, Next Generation Batteries – Realization of High Energy Density Rechargeable Batteries, pp.357-373 (全580頁), Springer (2021.04.21).
　石川 正司: 第3節「イオン液体のリチウム二次電池への応用について」, リチウムイオン電池における高容量化・高電圧化技術と安全対策, pp.275-281 (全716頁), 技術情報協会 (2018.10.31).他多数

第2部　横浜国立大学　大学院工学研究院　機能の創生部門　准教授　上野 和英　氏

【経歴】
2022年度: 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授
2019年度 – 2022年度: 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授
2017年度 – 2018年度: 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特任教員(准教授)
2016年度: 山口大学, 創成科学研究科, 助教
2015年度: 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教

第3部　株式会社ADEKA　研究開発本部　環境・エネルギー材料研究所　環境・エネルギー材料研究室　課長（テーマリーダー）　撹上　健二　氏

【著作（二次電池関連）】
撹上健二, 月刊JETI, 2019年4月号（Vol. 67, No. 4）, 日本出版制作センター, 52-55 (2019).
撹上健二, 月刊車載テクノロジー, 2019年7月号（Vol. 6, No. 10）, 技術情報協会, 42-44 (2019).
Kenji Kakiage, KOBUNSHI (High Polymers, Japan), Vol. 69, No. 12, 619 (2020).
撹上健二 他, 二次電池の材料に関する最新技術開発（第3章 第7節 硫黄系負極材（SPAN）の適用によるリチウムイオン二次電池の長寿命化・作動温度域拡大・高安全化）, 技術情報協会 (2022年6月).
撹上健二 他, 二次電池の材料に関する最新技術開発（第5章 第5節 硫黄系活物質（SPAN）を用いた固体系リチウム－硫黄二次電池の特性）, 技術情報協会 (2022年6月).
撹上健二 他, 二次電池の材料に関する最新技術開発（第7章 第4節 リチウムイオン二次電池用「グラフェン分散液」の開発と添加効果）, 技術情報協会 (2022年6月).
撹上健二 他, 二次電池の材料に関する最新技術開発（第11章 第1節 硫黄変性ポリアクリロニトリル（SPAN）の開発とリチウム－硫黄二次電池への適用）, 技術情報協会 (2022年6月).
【受賞（二次電池関連）】
⽇本化学会 第99春季年会：優秀講演賞（産業）
新化学技術推進協会 第8回JACI/GSCシンポジウム：GSCポスター賞
高分子学会 第28回ポリマー材料フォーラム：優秀発表賞
高分子学会 第30回ポリマー材料フォーラム：広報委員会パブリシティ賞
高分子学会 第30回ポリマー材料フォーラム：優秀発表賞

セミナー受講料

【1名の場合】44,000(税込、テキスト費用を含む)
2名以上は一人につき、11,000円が加算されます。