5V級リチウムイオン電池の実現に向けた正極材料の開発動向

第1部 正極材料の更なる性能向上に向けて ～次世代の本命や如何に!?～ (9:40～10:55)

　リチウムイオン電池の高エネルギー密度化には、正極活物質の開発が急務である。その中で、高容量化と高電圧化が正極材料には求められている。これまでに種々の酸化物、あるいはリン酸塩化合物が正極活物質として提案されてきた。 　より大きな容量を有する材料の開発の流れ、また、新規材料の開発状況について述べる。また、高電圧系の材料を用いるには電解液や表面修飾も重要であり、これらの観点から見た材料技術に関しても述べる。

1. 電池のエネルギー密度の将来像
2. 正極活物質の開発状況
   • 電池のエネルギー密度と正極の高電圧化
   • 電池のエネルギー密度と正極高容量化
3. 正極活物質
   • 酸化物系材料
   • リン酸塩系材料
   • 固溶体系材料
   • その他
4. 電解質の開発
5. 電極の開発

• 質疑応答

第2部 粒子構造制御によるオリビン型正極材料の高性能化 (11:00～12:15)

　最近のリチウム二次電池正極材料の問題点を明らかにするとともに、次世代正極材料として期待されているオリビン型正極材料の粒子構造制御による材料の高性能化について、講演者の最近の研究成果を用いて解説する。 　また、今後の新規正極材料開発において、プロセス技術がキーテクノロジーであることを明らかにする。

1. リチウム二次電池およびその正極材料
   1. リチウム二次電池
   2. 正極材料の現状
   3. 次世代正極材料と粉体技術
2. 正極材料の合成法
   1. 気相合成法
   2. 固相合成法
   3. 液相合成法
3. エアロゾル技術を用いたリチウム二次電池正極材料の合成
   1. 噴霧熱分解法
   2. 噴霧熱分解法によるリチウムマンガンスピネル球状ナノ構造粒子の合成
   3. 噴霧熱分解法によるカーボンとLiFePO4複合体粒子の合成
4. エアロゾル技術と粉体技術の融合によるオリビン型正極材料の粒子構造制御
   1. LiFePO4/Cナノ構造・ナノ複合体粒子とそのリチウム二次電池特性
   2. カーボンコーティングLiMnPO4の合成とそのリチウム二次電池特性
   3. LiMnPO4/Cナノ構造・ナノ複合体材料の合成とそのリチウム二次電池特性
   4. 高電位オリビン型正極材料の合成とそのリチウム二次電池特性
5. まとめ

• 質疑応答

第3部 リン酸鉄系正極材料の開発と量産化 (13:00～14:15)

　ポリアニオン系正極材料が数多く提唱されてきたが、リン酸鉄リチウムがその実用化第一号となってきた。作動電圧は既存の正極材料と比較して若干低いものの熱安定性、安全性、寿命に優れ、改良次第では急速充放電深度の範囲を広く設定できる可能性を有する特徴ある材料である。 　これらの長所を生かし、さらなる高電圧系 (5V系) への開発アプローチとして、リン酸鉄リチウムの基本特性、改良手法、製造プロセス、および関連特許について解説する。 　量産化における課題やそれらに対するアプローチについて概説する。

1. ポリアニオン系正極材料
2. リン酸鉄リチウムの一般的特徴
3. リン酸鉄リチウムの改良
4. リン酸鉄リチウムの製造プロセス
5. リン酸鉄リチウム関連特許概説
6. リン酸鉄リチウムを使用したLIBアプリケーション

• 質疑応答

第4部 Li過剰層状固溶体系正極材料の基礎と実用化 (14:30～15:45)

　CO2による地球温暖化対策として、自動車産業では電気自動車 (EV) やハイブリッド電気自動車 (HEV) の開発を進めてきた。対策効果の大きいEVをより一層普及させるためには、航続距離の延長と、電池コストの低減が課題である。これらを達成するためには、高エネルギー密度電池の開発が必要であり、そのための電池としてリチウムイオン電池が注目されている。この電池のよりいっそうの高エネルギー密度化を図るためには、正負極材料の飛躍的高容量化が必要である。 　我々は、このための有力な正負極材料候補として、Li過剰層状固溶体系正極材料とSi系負極材料を選んで、NEDOのLi-EADプロジェクトに参加して検討してきた。 本講演では、Li過剰層状固溶体系正極材料についてのこれまでの検討結果と実用化への課題について包括的に述べる。

1. 背景
   1. 高エネルギー電池は時代の要請
   2. NEDOのLi-EADプロジェクト
   3. Li過剰層状固溶体系正極材料開発の歴史
2. Li過剰層状固溶体系正極材料の結晶構造
   1. 初期結晶構造
      • XRD
      • HRTEM
      • SAED
      • XAS
      • Cs-STEM
   2. 初期活性化による結晶構造変化
      • SAED
      • Cs-STEM
3. 反応機構
   1. 充放電曲線
   2. In situ XAS測定
4. サイクル耐久性
   1. サイクル劣化現象
   2. サイクル耐久性の改良
5. 実用化へ向けての課題
   1. サイクル耐久性
   2. レート特性
   3. その他
6. 開発動向
   • 論文・学会発表・特許・その他
7. まとめ

• 質疑応答