リチウム電池の電極-電解液界面の安定化と可視化技術

第1部 電極/電解液界面の劣化現象とそのメカニズム

(2017年11月30日 10:30〜12:10)

1. リチウムイオン二次電池の概要
   1. リチウムイオン二次電池とコンデンサー (キャパシタ)
   2. 構造と動作
2. 電極/電解液界面の劣化現象とそのメカニズム
   1. デバイスとしての電池の劣化
   2. 保存期間における劣化と充電操作による劣化
   3. 化学的変化を伴う劣化と物理的な劣化
3. 劣化の評価と劣化低減への指針
   1. 分極曲線から読む電極劣化の評価
   2. 充放電曲線から読む電極劣化の評価
   3. 劣化を低減させる材料選定のための指針
• 質疑応答

第2部 電極活物質の表面改質による電極-電解液界面の安定化

(2017年11月30日 13:00〜14:40)

　リチウムイオン二次電池は、エネルギー貯蔵デバイスとして大きく発展している。これを支えている重要技術が電極 – 電解液界面の安定化技術であり、これに資するものが、正・負極の電極活物質の表面改質である。 　この表面改質によれば、電極活物質材料粒子の表面のみの僅かな改質で粒子全体の特性を改善でき、弊害が少なく、大きな効果を得ることができ、きわめて有用な技術である。そして、リチウムイオン二次電池の劣化改善、性能向上を進めるにおいて、有用不可欠な重要技術である。本講では、正・負極の各活物質について、それぞれの課題とそれに対応した表面改質技術について解説する。

1. 活物質の表面改質の目的と効果
   1. 機能付加効果
   2. 粒子バルクへの効果
   3. 被着封止効果
   4. 電解液界面への効果
2. LiCoO2
   1. 高充電圧化による容量向上
   2. 活物質による被覆処理
   3. Li塩化合物による被覆処理
   4. 金属酸化物による被覆処理
   5. 金属非酸化物による被覆処理
3. LiNiO2系 (高Ni – NC、NCA、等)
   1. コアシェル型・組成傾斜型活物質
   2. 金属酸化物による被覆処理
   3. 金属非酸化物による被覆処理
4. NiMnCo三元系
   1. 活物質による被覆処理
   2. Li塩化合物による被覆処理
   3. 金属酸化物による被覆処理
   4. 金属非酸化物による被覆処理
5. Li過剰固溶体系
   1. Li塩化合物による被覆処理
   2. 金属酸化物による被覆処理
   3. 金属非酸化物による被覆処理
6. LiMn2O4系
   1. 活物質による被覆処理
   2. Li塩化合物による被覆処理
   3. 金属酸化物による被覆処理
   4. V級スピネル系
   5. 活物質による被覆処理
   6. Li塩化合物による被覆処理
   7. 金属酸化物による被覆処理
   8. 金属非酸化物による被覆処理
7. LiFePO4
   1. 導電性向上技術の位置付け
   2. 炭素質による被覆処理
   3. 導電性高分子による被覆処理
   4. 無機系層による被覆処理
8. Li4Ti5O12
   1. 炭素質による被覆処理
   2. 金属酸化物による被覆処理
   3. 金属非酸化物による被覆処理
9. 炭素質電極活物質
   1. 表面の化学的改質
   2. 炭素質による被着処理
   3. 非炭素質による被覆処理
10. まとめ
• 質疑応答

第3部 ナノ電気化学セル顕微鏡による電極材料表面の可視化

(2017年11月30日 14:50〜16:30)

　本講演で紹介するナノ電気化学セル顕微鏡は、空間分解能を持つ電気化学測定手法であり、リチウムイオン電池における電極・電解液界面におけるイオンの脱離・挿入過程を可視化することができる。また、二次電池のみならず、金属腐食や電極触媒反応などへ応用が可能である。 　本技術を用いることで、今まで困難であった電極・電解液界面の局所的な電気化学反応を評価することが可能となり、新規微小電極材料の反応分布の評価などに結び付け、高効率な電極設計に役立つことを期待している。

1. はじめに
2. 走査型プローブ顕微鏡によるLIB評価の最新動向
3. ナノ電気化学セル顕微鏡の開発
   1. 電気化学セル顕微鏡の特徴
   2. ナノ電気化学セル顕微鏡の計測法
   3. ナノ電気化学セル顕微鏡の装置構成
   4. ナノ電気化学セル顕微鏡による電池材料の評価
• 質疑応答