リチウムイオン電池の発火対策と安全性確保

第1部 リチウムイオン2次電池の信頼性設計と故障対策技術動向

(2019年1月21日 10:00〜11:30)

　本セミナーでは、リチウムイオン電池の信頼性工学に基づく品質管理手法について解説するとともに、リチウムイオン電池技術の基礎からこの問題を掘り起こし、その対策技術について解説する。

1. 品質管理の基礎
   1. 品質管理工学について
   2. 信頼性工学の基礎
   3. エクセルを用いたワイブル統計解析
2. Li二次電池の特徴と構造
   1. リチウムイオン二次電池の歴史
   2. 正極
   3. 負極
   4. 電解質
   5. セパレータ
   6. その他
3. リチウムイオン二次電池の故障と対策
   1. リチウムイオン二次電池の故障事例
   2. リチウムイオン二次電池のFMEA
   3. リチウムイオン二次電池の故障原因
   4. 電解質の難燃化
   5. リチウムイオン二次電池故障対策の技術動向
• 質疑応答

第2部 リチウムイオン2次電池が抱える課題と事故発生の原因

(2019年1月21日 12:10〜13:40)

　自動車電動化の大きな流れの中で、リチウムイオン2次電池には膨大な市場が予測されています。パソコン・携帯電話のような民生用途及びハイブリッドカー用としては十分実績が積まれましたが、電気自動車用ははるかに高度な性能が要求されています。 　特に、エネルギー密度、寿命、安全性は大きなテーマです。安全性については、民生用で時々発火事故が起きたように、高エネルギー密度化のための詰込み過ぎによるデンドライトショートの発生による発火事故が懸念されます。本セミナーではデンドライトショート発生機構を解り易く図説しますので、設計上の理解不足によるデンドライト発生、発火事故を事前に防止することができるようになります。電池技術者特に電気自動車用リチウムイオン2次電池の開発者にとって非常に有意義なセミナーです。

1. リチウムイオン2次電池の致命的欠陥
   1. SEI (固体電解質界面) 頼り
   2. SEI 形成～修復
   3. 電解液劣化
2. 発火事故例と原因
   1. 発火事故例・社説
   2. ボーイング火災事故・原因調査結果
   3. 発火原因:異物混入による内部短絡説
   4. ノートパソコン用バッテリーパックのリコール
   5. 正極分解・熱暴走
3. デンドライトショート
   1. デンドライトショートの図解
   2. 充電制御の盲点
   3. 劣化によるデンドライト発生
   4. 電気化学的考察
   5. デンドライトショートと突然死の予測
• 質疑応答

第3部 リチウムイオン電池の安全性確保、発火対策に向けた各部材のアプローチ

(2019年1月21日 13:50〜15:20)

　リチウムイオン電池は電気自動車を中心に今後飛躍的に市場が拡大するとの経済予測がある。しかし、工業製品としての安全性は十分とはいえず、毎年、発火の可能性がある電池のリコールがなされている。電池の安全性は電池材料と密接な関係がある。 　本講演ではリチウムイオン電池の安全性の現状と電池材料に関連した安全性向上対策等について概説し高性能電池開発の助としたい。

1. リチウムイオン電池市場と今後の研究開発動向
   1. モバイル機器
   2. 電動車両
   3. 電力貯蔵装置
2. リチウムイオン電池が非安全になる機構
   1. 電池の熱暴走機構
   2. 熱暴走を誘発する基本的因子
3. 市販電池の現状の安全性確保策
4. 市販リチウムイオン電池の市場トラブルの例
5. 安全性向上の取り組み、対策
   1. 電解液の安定性向上
   2. 負極表面処理による安定性向上
   3. 正極表面処理による安定性向上
   4. 電解液の難燃性向上
   5. セパレータ
   6. 全固体電池
6. 安全性と今後のビジネスチャンス
• 質疑応答

第4部 リチウムイオン2次電池の安全性試験シミュレーション

(2019年1月21日 15:30〜17:00)

　近年、Liイオン二次電池の用途が携帯機器用から車載用、定置用へと拡大すると共に、 大容量化・高出力化の為の電極設計開発や新型電池の研究開発が盛んになっている。 　このような背景により、加速するLiイオン二次電池の研究開発・評価のニーズに対応するため、弊社では二次電池の試作評価,物理解析,安全性試験、計算機シミュレーションの4つの柱を 相互に連携した総合評価に取り組んできた。 　中でも、充放電特性・劣化現象・熱安定性の メカニズムの解明と特性予測において、現象のモデル化と計算機シミュレーションが果たす役割はますます重要になっている。 　本講演では、電極活物質の実凝集構造でのLiイオンの輸送と反応に対して、断面SEM像を用いて 高速に解析する充放電シミュレーション技術や、内部短絡現象での発熱・熱暴走現象を精緻にシミュレーションする技術について、それぞれ解析事例を交えて解説する。また、最近注目されている機械学習を用いた電極の最適構造の探索技術についても紹介する。

1. 電極合剤の断面観察像を用いた充放電・劣化シミュレーション
2. リチウムイオン電池の安全性シミュレーション
3. 機械学習を用いた電極最適構造の探索事例
• 質疑応答