リチウムイオン電池正極材料の開発動向

第1部 リン酸マンガンリチウム正極の特性向上に向けた合成技術

(2012年7月27日 10:00〜11:10)

　最近のリチウム二次電池正極材料の問題点を明らかにするとともに、次世代正極材料として期待されているオリビン型正極材料について、特に、燐酸マンガンリチウムの電気化学特性の向上における合成技術の重要性を講演者の最近の研究成果をとおして解説する。

1. リチウム二次電池およびその正極材料
   1. リチウム二次電池
   2. 正極材料の現状
   3. 次世代正極材料と粉体技術
2. 正極材料の合成法
   1. 気相合成法
   2. 固相合成法
   3. 液相合成法
3. エアロゾル技術を用いたリチウム二次電池正極材料の合成
   1. 噴霧熱分解法
   2. 噴霧熱分解法によるリチウムマンガンスピネル球状ナノ構造粒子の合成
   3. 噴霧熱分解法によるカーボンとLiFePO4複合体粒子の合成
   4. LiFePO4/Cナノ構造・ナノ複合体粒子とそのリチウム二次電池特性
4. エアロゾル技術と粉体技術の融合によるLiMnPO4とカーボンのナノ構造・ナノ複合体の合成
   1. カーボンコーティングLiMnPO4の合成とそのリチウム二次電池特性
   2. LiMnPO4/Cナノ構造・ナノ複合体材料の合成とそのリチウム二次電池特性
5. まとめ
• 質疑応答

第2部 リチウム過剰系正極材料の研究動向と実用化に向けた課題

(2012年7月27日 11:20〜12:30)

　電気自動車や定置型電力貯蔵など、リチウム二次電池の用途の多様化に伴い、電池の高エネルギー密度化が求められている。 　リチウム過剰系xLi2MnO3 – (1-x) LiMO2は、現行材料の1.5 – 2倍に相当する250 mAh/g以上の高容量を有することから、次世代正極材料として期待されているが、実用化には容量維持率の向上、電圧降下の抑制、出力特性の改善が必要となる。 　本講演では、我々の研究グループでこれまでに検討してきた段階的に充電終止電圧を引き上げる電気化学的前処理と活物質粒子の表面修飾に関する研究結果を中心にリチウム過剰系正極の研究動向と実用化に向けた課題について説明する。

1. リチウム二次電池正極材料
   1. 正極材料の現状と課題
   2. リチウム過剰系正極材料
   3. リチウム過剰系正極材料の充放電機構
2. リチウム過剰系正極の電極特性向上に向けた取り組み
   1. 電気化学的前処理
   2. 遷移金属層への異種金属ドープ
   3. 表面修飾
3. リチウム過剰系正極材料の劣化挙動
   1. 室温での劣化挙動
   2. 高温 (50 ºC) での劣化挙動
4. 実用化に向けて解決すべき課題
   1. 電圧降下の抑制
   2. 出力特性の改善
5. まとめ
• 質疑応答

第3部 硫黄系材料の特性と正極材料への適用に向けた開発

(2012年7月27日 13:10〜14:20)

　エコエネ社会のキーテクノロジーとして電池が注目されている。特にリチウムイオン電池の自動車への搭載実用化が期待されている。電気自動車の本格的な普及のためにはリチウム電池の更なる高性能化が必要であり、大学や自動車・電池・材料メーカー各社が、リチウム電池の開発を精力的に行っている。 　本セミナーでは、硫黄系正極材料の技術動向、大容量・高性能化の可能性を紹介する予定である。

1. リチウム電池概論
   1. 電池反応機構
   2. リチウム電池開発史
2. リチウム電池開発状況
   1. 正極部材概論
   2. 次世代電池
   3. 電池を取り巻く開発状況 (国、産業界)
3. 硫黄系材料概論
   1. 硫黄の特性
   2. 機能性材料としての硫黄
4. 硫黄系電池
   1. リチウム-硫黄電池
   2. リチウム-有機硫黄電池
   3. ポリチオンの取組み
• 質疑応答

第4部 ケイ酸塩系正極材料の開発と課題、実用化への展望

(2012年7月27日 14:30〜15:50)

　安価で、安全性に優れ、なおかつリン酸のように資源枯渇の恐れのないケイ酸塩を用いた正極材料として、Li2FeSiO4およびLi2MnSiO4等が注目されている。 　これら材料に至る材料開発の歴史を踏まえ、ケイ酸塩系材料の合成方法、結晶構造、材料特性、およびリチウムイオン二次電池の正極材料としての特性を紹介する。 　さらに、これら材料が持つ際立った利点である安価と安全性について述べ、量産への取り組みを紹介し、実電池への適用について述べる。

1. ケイ酸塩系正極材料のこれまで
   1. リチウムイオン二次電池用正極の開発状況と課題
   2. ケイ酸塩系材料の開発史
   3. ケイ酸塩系材料の利点、構造および特性
2. ケイ酸塩系正極材料の開発と課題
   1. 種々のケイ酸塩系正極材料の合成
   2. ケイ酸塩系正極材料の正極特性
   3. ケイ酸塩系正極材料の課題
3. ケイ酸塩系正極の今後、まとめ
   1. 実電池への検討
   2. ケイ酸塩系正極材料の今後
   3. まとめ
• 質疑応答

第5部 正極材料の市場動向 ～需給・原料価格・開発の動向と今後の見通し～

(2012年7月27日 16:00〜17:00)

　近年、日産自動車『LEAF』 三菱自動車『「i-MiEV』 GM『Chevrolet Volt』 トヨタ自動車『Priusα』などのEVやHEVが、各社数千台～1万台以上/年の台数レベルで販売を始めている。 　また、2012年にはトヨタ自動車が『Prius PHV』を皮切りに、各国の自動車メーカーがLiBを搭載した環境対応車の販売計画を打ち出している。このようにLiB搭載のEV、PHEV、HEVの動向は活発化しているが、基幹部品である車載用LiBは日本企業を中心に韓国企業、中国企業などが供給している。 　特に日本は、車載用Libの競争力が高い背景には、世界でトップクラスの自動車メーカーの存在や国内電池メーカーの開発力だけではなく、電池の素材メーカーの高い技術力が存在する点にもある。 　しかし、現行の車載用LiBについては高容量化、高出力化、安全性などの諸性能において、民生用LiBよりも更なる改善・向上が求められている。車載用LiBの品質・性能向上は、基幹部材である主要4部材 (正極材、負極材、セパレーター、電解液) の性能が可否を握っていると言っても過言ではない。 　このような車載用LiB業界において、 LiBを搭載した環境対応車および車載用LiBの動向と、主要部材の1つである正極材の動向について、最近の市場概況と今後の方向性などを報告する。

1. 需給動向について
   1. LiB搭載の環境対応車 (EV、PHEV、HEV) 、車載用LiBの需要動向と将来予測
      (今後、有望とみられる正極材の種類についても触れる)
   2. 自動車メーカーおよび車載用Libメーカーの最近の動向 (海外企業も含めて)
   3. 車載用LiB向け正極材の市場動向と、今後有望とみられる正極材の種類について
2. 価格動向について
   1. 車載用LiB向け正極材の平均実績価格帯と今後の見通し (主要タイプ別で捉える)
3. 開発・その他について
   1. 国内外の正極材サプライヤーの概況
      • 取り扱っている正極材の種類
      • 製品面・技術面での特徴
      • 開発概況
      • 生産拠点・生産能力
      • 設備投資の動向
      • LiBメーカーとの一般的な需給関係
   2. 国内外の車載用Libメーカーおよび主要部材メーカーの違いについて、市場調査の視点から
      そのギャップについて分析する
   3. 正極材の製造コスト概況
• 質疑応答