シリコン系負極を用いたリチウムイオン二次電池・バインダーの開発および課題と展望

★講演者が取り組んできたその場測定技術の結果を中心に、高容量負極に有効な各種の設計を解説!
★リチウム金属負極における最前線の研究動向とCNTシート技術を解説!
★溶剤系および水系ポリイミドバインダについて,開発コンセプト,基本特性,試作した電池の特性について紹介!
★将来期待される次世代電池への応用展開に向けて、その基盤技術となるシリコン負極へのリチウムプレドープ法の例や注意すべきポイントについて最新の研究動向を紹介!

セミナープログラム

【第1講】 次世代二次電池の研究開発~シリコン系負極を用いた研究開発、展望と課題とは~

【時間】 10:45-11:45

【講師】東京都立大学 都市環境学部 環境応用化学科 都市環境科学研究科 環境応用化学域 助教 棟方 裕一  氏

【講演主旨】
 リチウムイオン電池のエネルギー密度はほぼ限界を迎えており、さらなる向上を図るためには高容量の次世代電極材料を用いる必要がある。リチウム金属やシリコン系材料は特に有望な高容量負極材料として注目されているものの、充放電に伴う体積変化が大きいため、それらを可逆的に用いるためには現行の黒鉛系負極とは異なった粒子設計や電極設計が必要になる。本講演では、充放電時の動的挙動の評価に基づく材料設計を中心に、高容量負極材料の実用化へ向けた取り組みを紹介する。

【キーワード】
リチウムイオン電池
高容量負極材料
体積変化
単粒子計測技術
その場計測技術

【講演ポイント】
 高容量の負極材料は体積変化が大きいため充放電の可逆性に乏しい。したがって、実用的な高容量負極を実現するためには、体積変化の過程を正しく把握し、その知見に基づく粒子や電極の設計を行う必要がある。本講演では、講演者が取り組んできたその場測定技術の結果を中心に、高容量負極に有効な各種の設計を解説する。

【習得できる知識】
リチウムイオン電池に関する基礎知識
次世代高容量負極の現状と課題
高容量負極のための粒子設計、電極設計
各種分析評価技術(単粒子計測技術、その場赤外分光測定)

【プログラム】    
1.リチウムイオン電池の現状と課題
2.高エネルギー密度化を担う次世代電極材料
3.体積変化とサイクル特性
4.可逆性向上のための粒子設計、電極設計
5.動的挙動の観察
6.今後の展望と課題
【質疑応答】


【第2講】 カーボンナノチューブシートの組み合わせによる、電流密度・長寿命を実現する大容量リチウム金属負極の開発

【時間】 12:45-14:00

【講師】国立研究開発法人 産業技術総合研究所 ナノチューブ実用化研究センター 主任研究員 周 英 氏

【講演主旨】
 リチウム金属負極は、理論容量密度が3860 mAh/gと非常に高いことから、電池のエネルギー密度を飛躍的に向上できる究極的な負極材料として期待されています。しかし、充放電時にデンドライトが発生し、電流密度や寿命が低下する課題があります。本講演では、まずこの課題を解決するための世界最前線の研究事例を紹介します。次に、カーボンナノチューブシート(CNTシート)を用いたリチウム金属負極技術について解説します。

【キーワード】
リチウムイオン電池、リチウム金属負極、デンドライト抑制、カーボンナノチューブシート、高容量負極

【講演ポイント】
リチウム金属負極における最前線の研究動向とCNTシート技術を解説します。
CNTシートはリチウムデンドライト形成を防ぎ、高性能電池への応用が期待されます。

【習得できる知識】
リチウム金属負極の概要、評価方法、問題点
リチウム金属負極の実用化:その基本原理と最新技術

【プログラム】
1.  研究背景
2. Li金属負極の課題
3. Li金属負極の開発動向
4. CNTによるLi金属負極の開発動向と課題
5. 産総研におけるCNTによるLi金属負極の実用化研究
 5.1 CNTについて
 5.2 CNTによるLi金属負極の評価
 5.3 デンドライト抑制メカニズム
6. まとめ
【質疑応答】


【第3講】 高容量シリコン系負極用ポリイミドバインダーの開発

【時間】 14:10-15:25

【講師】UBE株式会社 機能品事業部 ポリイミド・機能品開発部 ポリイミドグループ 主席部員 飯泉 暢 氏

【講演主旨】
 リチウムイオン電池の高容量化のため負極にシリコン系活物質を用いた開発が活発になっています。これに対応したバインダとして,当社で開発を進めてきた溶剤系および水系ポリイミドバインダについて,開発コンセプト,基本特性,試作した電池の特性について紹介します。

【プログラム】
1.ポリイミドとは
 1-1 ポリイミドの化学構造
 1-2 ポリイミドの位置づけ
 1-3 ポリイミドの用途例
2.ポリイミドバンダ−の開発
 2-1 リチウムイオン電池の構成とバインダ−の役割
 2-2 シリコン系負極用バインダ−の要求特性
 2-3 溶剤系及び水系ポリイミドバインダ−の開発コンセプト
 2-4 開発したポリイミドバンダ−の性状
3.ポリイミドバインダ−の基本特性
 3-1 電解液耐性の評価
 3-2 機械的強度の評価
 3-3 集電箔との密着性の評価
4.電池の試作例と特性
 4-1 黒鉛・シリコン系混合負極での電池特性
 4-2 シリコン系単体負極での電池特性
 4-3 低温充放電特性
 4-4 高温貯蔵特性
 4-5 高率充放電特性
【質疑応答】


【第4講】 次世代電池用シリコン負極の創成へ向けたリチウムプレドープ技術の開発

【時間】 15:35-16:50

【講演主旨】
 シリコン負極は、現行のリチウム二次電池に主として用いられる黒鉛負極の10倍近くの理論容量(約3,580 mAh/g)を有する極めて魅力的な電極材料の一つです。本講演では、そのようなシリコン負極を使いこなすためのコツについて、鱗片状およびナノ粒子状シリコン粉末を例に挙げ、充放電サイクルの寿命向上や初期および後続サイクルにおける不可逆容量の低減など、 シリコン負極に関連する基本的課題とその解決法についてわかりやすく解説します。また、将来期待される次世代電池への応用展開に向けて、その基盤技術となるシリコン負極へのリチウムプレドープ法の例や注意すべきポイントについて最新の研究動向を紹介します。

【キーワード】
シリコン負極、次世代電池、リチウムプレドープ、溶液法、不可逆容量の低減、サイクル寿命の向上

【習得できる知識】
シリコン負極の現状と課題、種々の解決手段、リチウムプレドープ法

【プログラム】
1. 緒言 ~シリコン負極の現状と課題~
2. 鱗片状シリコン ~応力緩和とサイクル寿命の向上~
3. 有機系添加剤の効果 ~SEI皮膜の形成と充放電特性に及ぼす影響~
4. カーボンコーティングの効果 ~電解液分解と不可逆容量の低減①~
5. リチウムプレドープの利用 ~電解液分解と不可逆容量の低減②~
6. 次世代電池への展開 ~超高容量・高安定動作へ向けた取組み~
7. 新規リチウムプレドープ法 ~リチウムプレドープ溶液の開発~
8. 総括
【質疑応答】

セミナー講師

  • 第1部  東京都立大学  都市環境学部 環境応用化学科 都市環境科学研究科 環境応用化学域 助教  棟方 裕一  氏
  • 第2部  国立研究開発法人 産業技術総合研究所  ナノチューブ実用化研究センター 主任研究員  周 英 氏
  • 第3部  UBE株式会社  機能品事業部 ポリイミド・機能品開発部 ポリイミドグループ 主席部員  飯泉 暢 氏
  • 第4部  成蹊大学  理工学部 理工学科 応用化学専攻 教授  齋藤 守弘 氏

セミナー受講料

【1名の場合】55,000円(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。


※セミナーに申し込むにはものづくりドットコム会員登録が必要です

開催日時


10:45

受講料

55,000円(税込)/人

※本文中に提示された主催者の割引は申込後に適用されます

※銀行振込

開催場所

全国

主催者

キーワード

電気化学   電気化学   無機材料

※セミナーに申し込むにはものづくりドットコム会員登録が必要です

開催日時


10:45

受講料

55,000円(税込)/人

※本文中に提示された主催者の割引は申込後に適用されます

※銀行振込

開催場所

全国

主催者

キーワード

電気化学   電気化学   無機材料

関連記事

もっと見る