リチウムイオン電池および全固体二次電池の電極設計において考慮・把握すべき反応現象・反応機構の本質的理解

リチウムイオン電池は携帯用蓄電池として広く普及しており、自動車用途への大型化が進められています。また、全固体二次電池はポストリチウムイオン電池として高い期待があります。しかし、どちらも複雑な反応機構故に、電池開発がトライ&エラーの要素が多く、性能向上のポイントは至るところに存在します。反応現象の本質的理解は、実用的な利用率向上だけでなく、用途に応じた電池設計の観点からも、今後の電池開発にとって重要であります。 　本セミナーではリチウムイオン電池の反応機構をミクロからマクロレベルまで解説した上で、実セルの性能に最も影響がある反応不均一現象について、最新の結果とともにそのメカニズムを説明します。

1. 電池開発の現状とリチウムイオン電池における反応機構
   1. 高エネルギー密度化への取り組み
   2. 素反応から実用蓄電デバイスまでのマルチスケール反応の理解
   3. 電池作動中の反応を観測するための手法
      • 放射光X線
      • 利用方法
      • リチウムイオン電池における適用例の紹介
      • 放射光X線を用いた電池内部の測定方法
        • セルの作製方法
        • 測定で得られる情報
   4. 電極・電解質界面における反応
      • 電極・電解質界面の構造
      • 界面反応解析手法
      • 界面反応が性能劣化に与える影響
      • 特性向上を引き出すための界面制御
   5. 電極活物質の反応
      • 単一相で進行する系の反応機構
      • 相分離を伴う系の反応機構
      • 高容量正極における反応機構
      • 材料選択の考え方
   6. 実用電極における反応
      • 反応メカニズム
2. 実電池系における反応不均一性と性能
   1. 反応不均一現象
      • 不均一現象の測定
      • 不均一現象の発生メカニズム
      • 反応不均一性と緩和現象
   2. 反応不均一現象発生因子の測定
      • 電極内におけるイオン伝導度・電子伝導度解析
      • 電極パラメータと伝導度の相関性
   3. 電極反応不均一性とイオン・電子伝導度との相関性
      • レート特性と反応不均一現象の相関
   4. 反応不均一性を引き起こす新たな因子
      • 最新の研究結果のうち、特に性能に影響を与える因子についての解説
   5. 全固体二次電池における反応不均一現象
      • 固体電解質の利点
      • 電極内の反応分布発生挙動
      • 金属負極
• 質疑応答