リチウム硫黄二次電池の材料開発とサイクル寿命の向上

第1部 リチウム硫黄電池のための硫黄種難溶性電解液の設計

(2022年8月2日 10:30〜12:00)

　本講座では、軽量、低コスト、高エネルギー密度の観点から近年注目を集めるリチウム硫黄電池の電解質材料に関して最近の研究開発の進捗について説明する。これまでの研究開発動向を俯瞰し、特に分子状硫黄を正極材料に用いたリチウム硫黄電池に適した液体電解質材料の設計指針と実用化へ向けた課題の解決方策の一例を紹介する。

1. リチウム硫黄電池
   1. リチウム硫黄電池の基礎構造と特徴
   2. リチウム硫黄電池の分類
   3. 分子状硫黄を用いたリチウム硫黄電池に用いる硫黄正極
2. リチウム硫黄電池の電解質材料
   1. 有機電解液を用いたリチウム硫黄電池
   2. リチウム硫黄電池用電解質材料の研究開発動向
   3. 液体電解質中の分子状硫黄および多硫化リチウムの溶解抑制
   4. 硫黄種難溶性電解液の設計
   5. 硫黄種難溶性電解液を用いたリチウム硫黄電池の特性
3. リチウム硫黄電池の高エネルギー密度化
   1. 高エネルギー密度化に対する課題
   2. 高エネルギー密度化/サイクル寿命に適した電解液設計
• 質疑応答

第2部 含硫黄高分子系正極材料の開発とその充放電特性

(2022年8月2日 13:00〜14:30)

　二次電池は用途や適用地域が急速に拡大しており、多種多様な電池が求められている。このような状況において、リチウム-硫黄二次電池 (Li-S電池) は、SDGs達成のキーとなる次世代二次電池の1つとして期待されている。 　本講座では、Li-S電池に使用される含硫黄正極材料 (硫黄系活物質) について、高分子系である硫黄変性ポリアクリロニトリル「SPAN」を中心に特徴を紹介する。また、Li-S電池の特長の1つである軽量化 (300-500 Wh/kg) へのチャレンジ、固体系Li-S電池への適用、ならびにLi-S以外の電池でのSPAN作動についても説明する。

1. リチウムイオン二次電池とリチウム-硫黄二次電池 (Li-S電池)
2. Li-S電池用の正極活物質
   1. 硫黄結晶型
   2. 硫黄-炭素複合型
   3. 含硫黄高分子型
3. 硫黄変性ポリアクリロニトリル (SPAN)
   1. SPANとは?
   2. SPAN (ADEKA合成品) の粉体物性
   3. SPAN (ADEKA合成品) の充放電特性
4. SPAN正極を用いたLi-S電池の特性
   1. 液系セル
   2. 軽量ラミネートセルへの挑戦
   3. 固体系セル
5. 非Li-S電池へのSPANの適用
   1. Liイオン系
   2. 非Liイオン系
• 質疑応答

第3部 全固体リチウム硫黄電池の開発動向とエネルギー密度の向上

(2022年8月2日 14:45〜16:15)

　リチウム硫黄電池を全固体化することで、高エネルギー密度、安全、長寿命な電池の実現が期待できる。本講義では、全固体リチウム硫黄電池用の材料開発のトレンドについて講師らの最近の研究成果を中心に紹介する。

1. 全固体リチウム二次電池の基礎とトレンド
   1. 全固体リチウム二次電池の構造
   2. 全固体電池の種類と特徴
   3. 全固体電池の開発状況と最新動向
2. 全固体リチウム硫黄電池の正極材料
   1. 放電開始型S-Cベース正極材料
   2. 放電開始型MSx系正極材料
   3. 充電開始型Li2Sベース正極材料
3. 全固体電池用負極材料の種類と考え方
   1. 金属リチウム系負極材料
• 質疑応答