リチウムイオン二次電池構成部材の技術開発動向と劣化及び安全性対策、それらの評価方法

リチウムイオン電池は、各種の携帯機器から、電動車両、鉄道車両、電力貯蔵用などの広い分野での利用が進められており、将来は10兆円規模の産業に成長することが期待されている。ただ、携帯機器ではWhクラスの小型電池が使われるが、電動車両用ではその千倍のkWhクラスの電池が、更に、鉄道車両や電力貯蔵用ではその百万倍のMWhクラスの電池が使われる。この場合、使用する電流量も、それぞれAクラスから、100Aクラス、1000Aクラスと増大するため、ジュール熱による発熱が大きく、電池を耐熱温度以下に冷却しないと、電池が急激に劣化することになる。 　現行の携帯機器用途で広く使われる「リチウムイオン電池」の耐熱温度は45℃以下であるので、これを60℃～100℃まで高める材料開発が活発に行われている。また、電池が大型化すると、外部からの制御だけでは安全性を確保することは困難であり、正極や負極、バインダ、集電体、セパレータ、電解質、セル外装など電池構成部材の技術革新により、安全性を向上することが進められている。 　本セミナーでは、各種電池構成材料の技術開発動向と、これらで構成される各種のLiイオン電池の高温耐久性評価や安全性評価例なども紹介しながら、用途に応じた電池設計と電池の多様化が必要であることを述べる。

1. 電池利用分野の拡大と要求性能の多様化
2. 現行のLiイオン電池の使用範囲と寿命、安全性の課題
3. 耐熱性、安全性の向上をめざした電池構成部材の開発動向、長所と欠点は?
   1. 負極材料とバインダ、集電体:炭素系からシリコン系へ
   2. 正極材料とバインダ、集電体:4V系から3V系、2V硫黄系へ
   3. セパレータ:セラミックコート微多孔膜や耐熱性不織布、ナノファイバー不織布まで
   4. 電解質:耐熱性有機溶媒、イオン性液体、固体電解質まで
   5. 電池外装:アルミ材からSUS材へ
4. 各種構成材料による新型Liイオン電池の開発と耐久性評価、安全性評価の例
5. 資源問題も考慮した次世代Liイオン電池の開発と将来展望