リチウムイオン電池の分析評価、充放電時の挙動解析、安全性試験

第1部 正極・負極・バインダー・導電助剤等が及ぼす電池特性および安全性

(2017年7月11日 11:00～12:30)

　正極では最近、正極材料の表面処理技術や耐熱性バインダ、新製造技術などにより、出力特性と高温耐久性などが向上することもわかってきている。一方、負極では、現在の炭素系負極から、SnやSiなどの合金系負極に変更することで、高容量化と温度特性が改善され、さらに釘刺し試験でも熱暴走しにくい電池ができることが知られている。 　本講では、各種の電極材料と新バインダ、新セパレータ、新製造技術などを用いた電池特性と安全性について紹介する。

1. 技術背景
   1. リチウムイオン電池の市場と開発動向
   2. リチウムイオン電池の事故事例
   3. 電池熱暴走メカニズム
2. 正極
   1. 各種正極材料と電極特性
   2. 耐熱性バインダ
   3. 水系バインダに適したスラリーの製造技術
   4. 正極と炭酸中和技術
3. 負極
   1. 各種負極系材料と電極特性
   2. Si系負極の特徴と周辺技術
   3. Si負極の導電性と安全性
4. セパレータ
   1. 微多孔膜と不織布セパレータ
   2. セラミックコート微多孔膜セパレータ
   3. セパレータと電池特性、安全性
5. 電池ユーザーの要望に応じた電池設計と電池特性、安全性
• 質疑応答

第2部 単粒子測定による電池用粒子,バインダーの評価, 電極スラリーの粒度分布評価

(2017年7月11日 13:15〜14:45)

　安全性や寿命など、目的とする電池特性をリチウムイオン電池で実現するためには、電極活物質やバインダーなどの電極構成材料の特性を正しく把握し、電極設計を行うことが不可欠である。 　本講では単粒子測定法を用いた電極活物質やバインダーの評価法を紹介する。また、それらを混合してスラリーを調製し、電極を作製する際に必要となる評価法についても解説する。

1. リチウムイオン電池の構成材料と機能
   1. リチウムイオン電池とは
   2. 構成部材と機能
   3. 電極の作製工程
   4. 電極スラリー、電極の評価
   5. 充放電特性と電池の劣化
2. 単粒子測定技術
   1. 単粒子測定とは
   2. 電極活物質粒子の評価
   3. バインダーの評価
   4. 電極設計指針の探索
• 質疑応答

第3部 最新X線CT技術による リチウムイオン電池の非破壊検査について

(2017年7月11日 15:00〜16:30)

　マイクロフォーカスX線検査の基礎から応用まで、革新技術による観察応用事例を豊富に取り上げ解説。リチウムイオン電池の充放電による内部状態の変化や材料の三次元構造事例の紹介する。

1. X線の基礎
   • 歴史、透過、拡大投影法の原理
2. X線透視装置
   • 最新モデルの原理から応用事例紹介
3. X線CT装置
   • メディカルCTとの違い
   • 高速演算システムのご紹介
4. リチウムイオン電池におけるアプリケーション
   1. 大型車載リチウム電池の解析事例紹介
   2. リチウムイオン電池の故障解析、構造解析
   3. リチウムイオン電池の膨張内部可視化
   4. リチウムイオン電池の製造検証 (リバースエンジニアリング、形状比較)
• 質疑応答

第4部 画像相関法による二次電池充電時の変形挙動と膨張収縮評価への応用

(2017年7月12日 10:00～11:30)

　リチウムイオン電池の膨張・収縮・変形は、機器設計や安全・品質管理にお いて重要な要素である。 　本セミナーでは、変形の評価方法として画像相関法を取り上げ、非接触・三 次元・in – situといった特徴を応用した二次電池の変形評価について紹介する。

1. 背景
   1. 二次電池評価の概要
   2. 変形計測の必要性
2. 変形計測技術について
   1. 変位計測技術の比較
   2. デジタル画像相関法 (DICM) とは
   3. 画像相関法の特徴
      • 三次元
      • 非接触
      • in-situなど
3. 二次電池への適用事例
   1. 充放電時の変形挙動計測
   2. 変形挙動からの膨張収縮解析
   3. 熱分布との相関解析
4. 膨張・収縮評価データの活用事例
   1. 解体・構造解析
   2. 劣化解析、特性評価
   3. 熱解析
   4. 安全性試験
• 質疑応答

第5部 リチウムイオン電池の内部in – situ試験, イオンの挙動解析,可視化技術について

(2017年7月12日 11:45〜13:15)

1. リチウム電池反応解析
   1. リチウム電池における反応解析の現状
   2. リチウムイオン挙動の非破壊かつリアルタイム観測事例
2. 中性子回折を用いた電池反応解析
   1. 中性子回折法の現状
   2. 測定機器,解析装置の構成
   3. 材料の構造解析
   4. 軽元素 (Li) の可視化 2 – 5 実電池反応の解析
3. 市販18650型電池の中性子回折実験
   1. 18650型電池の性能
   2. 18650型電池に対する回折実験手法
   3. 低レート充放電中の反応の直接観測
   4. 高レート充放電中 (非平衡状態) の反応の直接観測
   5. 自動リートベルト解析法
4. 中性子散乱実験の応用可能性
   1. 劣化解析、保存特性、その他の電池系への応用
5. 総括
• 質疑応答

第5部 リチウムイオン二次電池のプロセスを考慮した 評価法,安全性試験,過酷試験について

(2017年7月12日 14:00〜16:00)

1. セルの構成と材料、部材
2. 電気化学デバイスとしての特性と評価
   1. 充電と充電電圧
   2. 放電と放電電圧
   3. 過充電と過放電
   4. 充放電のサイクル
   5. SOC
3. 活物質の特性とセル設計 (容量設計の計算)
   1. 正極活物質
   2. 負極活物質
   3. 充放電容量
   4. コインセルのデータ
   5. セルとしての設計
4. 塗工スラリーの調整と塗工・乾燥
   1. 塗工レシピ
   2. バインダー
   3. 固形分濃
   4. 粘度特性 ・ラボコーター
   5. 塗って乾燥
5. 電極板の製作と評価
   1. 電極板の構成
   2. 断面と表面
   3. セルの形態の関係
   4. 物理化学的評価
   5. 電気的評価
6. 実用セルの設計と制約
   1. 正負極剤の選定
   2. セルの電圧と容量
   3. A/C比
   4. 安全劣化マージン
7. 実用セルの評価 (サイクル寿命)
8. 新たな活物質による実用電池の製造
9. セルの試験規格と安全性試験
   • JIS、UL、UN ガイドライン,自動車関係の過酷試験
• 質疑応答