リチウムイオン電池の性能向上に向けた反応因子と 電池設計の考え方

★近年明らかになりつつあるリチウムイオン電池の反応メカニズムおよび、その電池性能に与える影響や、電池・電極のパラメータ設計の考え方を把握！

講師

立命館大学 生命科学部　応用化学科　准教授 博士（人間・環境学） 　折笠 有基 先生
　平成22年3月　京都大学大学院人間・環境学研究科相関環境学博士後期課程　修了
　平成22年4月　京都大学産官学連携本部　特定助教
　平成23年4月　京都大学大学院人間・環境学研究科　助教
　平成28年4月より　立命館大学生命科学部　准教授

＊ご専門および得意な分野・研究：
　電気化学、固体化学、計測化学に立脚した電気化学エネルギー変換デバイスにおける反応機構の解明を行っている。
　特にリチウムイオン二次電池、燃料電池、を取り上げ、電気化学反応進行時の化学状態を直接とらえる手法（オペランド測定法）の確立、それを用いた反応機構解明を行っている。
　実験室での合成、測定手法に加え、大型放射光施設SPring-8での最先端の測定手法を組み合わせることで、ナノオーダー、ミリ秒オーダーでの現象を解明し、電気化学反応の本質解明を目指している。

セミナーポイント

　リチウムイオン電池は1991年に実用化されて以来、エネルギー密度やエネルギー変換効率の高さから、高性能蓄電池としてモバイル機器の電源などに広く用いられ、社会の発展に貢献してきました。近年、環境・エネルギー問題の観点から、電気自動車用電源、電力消費の負荷平準化などの更なる需要が生まれ、性能向上を目指し熾烈な研究開発が行われています。
　研究開発には、電池内の現象を明らかにした上で、その対策を講じることが必要であります。しかし、電池内部の反応は直接見ることは容易でなく、その現象も複雑であります。
　本セミナーでは、近年明らかになりつつある電池の反応メカニズムを最新の測定例とともに紹介し、電池設計の基盤情報とすることを目的にします。

○受講対象：
　・電極材料・または電池の研究開発を行っている方
　・電池・電極材料の基礎（特に電気化学的な特性や反応機構）を知りたいとお考えの方
　・初級〜中級者くらいまでの方
　など

○受講後、習得できること：
　・リチウムイオン電池の基礎的な反応機構
　・リチウムイオン電池特有の複雑な反応現象を整理する考え方
　・リチウムイオン電池の反応測定・充放電測定法等の理解
　・性能に影響を与える電池設計のパラメータの考え方
　など

セミナー内容

１．リチウムイオン電池における反応機構の基礎
　1-1．導入：なぜ反応解析が開発に有効なのか
　1-2．リチウムイオン電池の素反応と実用電池の反応
　1-3．リチウムイオン電池の反応を観測するための手法紹介
　　・放射光X線を利用するメリット
　　・一般的な利用方法
　　・リチウムイオン電池における適用例の紹介
　　・放射光X線を用いた電池内部の測定方法
　　・測定セルの作製方法
　　・測定で得られる情報

２．電極・電解質界面における反応機構と性能向上
　2-1．複雑な界面反応と特性に与える影響
　2-2．界面反応解析手法
　　・電気化学的手法
　　・インピーダンス測定
　　・分光学的手法
　2-3．界面反応が性能劣化に与える影響
　　・リチウムイオン電池特有の界面現象
　2-4．性能向上を引き出すための界面制御
　　・高電圧動作のための考え方
　　・反応速度向上の考え方

３．電極活物質の反応機構と性能向上
　3-1．電極活物質の反応と充放電試験データの関係
　　・充放電測定法
　　・電極活物質の容量、電池容量
　　・単一相で進行する系の反応機構
　　・相分離を伴う系の反応機構
　3-2．エネルギー密度向上へ向けた材料設計
　　・高容量正極の開発課題
　　・高容量正極における反応機構
　　・正・負極材料選択の考え方

４．実電池系における反応不均一現象とその測定・影響
　4-1．電極反応不均一現象
　　・不均一現象の測定
　　・不均一現象の発生メカニズム
　　・反応不均一性と緩和現象
　4-2．反応不均一現象発生因子の測定
　　・電極内におけるイオン伝導度・電子伝導度解析
　　・電極パラメータと伝導度の相関性
　4-3．電極反応不均一性とイオン・電子伝導度との相関性
　　・レート特性と反応不均一現象の相関
　4-4．電解液不均一現象の発生
　　・最近の研究結果の解説と、性能支配因子の解説

５．リチウムイオン電池の次世代展望
　　・新しい電池系の課題等

　　＜質疑応答＞