高分子固体電解質の開発動向と全固体リチウムイオン電池への応用

第1部 ポリマー電解質材料の基礎からその高イオン伝導度の実現に向けた材料技術

(2013年4月19日 11:00〜12:30)

山口大学 医学系研究科 (工学系) 教授 堤 宏守 氏

　液体電解質の代替としてポリマー電解質が注目されてから,約30年以上が経過している。ゲル電解質は一部実用化されているものの,溶媒を含まない真性ポリマー電解質と呼ばれる電解質は実用化には至っていない。 　一方,自動車用あるいはロードレベリング用大型二次電池の必要性が高まる中,安全性を高めながら,エネルギー貯蔵密度を十分に高めうる真性ポリマー電解質を用いた大型二次電池の構築に大きな関心が寄せられている。 　本講演では,このような背景を踏まえて,ポリマー電解質の基礎を再確認するとともに,真性ポリマー電解質が実用化に至らない主な問題点の指摘とそれを解決するための最近の取組について話題提供する。 　さらに電池の大型化に伴う安全性維持の要であるポリマー電解質の難燃化についても,その原理と最近の取組について講演する。

1. ポリマー電解質の基礎
   1. ポリマー電解質の歴史
   2. ポリマー電解質の分類
   3. ポリマー電解質の特徴と抱えている問題点
2. ポリマー電解質 (特に高分子固体電解質) の高伝導化への取組
   1. ポリマー電解質の導電機構
   2. ポリマー電解質の高イオン伝導化に必要な条件
   3. ポリマー電解質の高イオン伝導化を目指した取組例
      1. 無機系添加剤によるイオン伝導性向上の取組
      2. 有機系添加剤によるイオン伝導性向上の取組
      3. マトリックス材料の工夫によるイオン伝導性向上の取組
      4. その他の取組
3. ポリマー電解質 (特に高分子固体電解質) /電極界面に関する話題
   1. ポリマー電解質/電極界面の構造と重要性
   2. ポリマー電解質/電極界面改善の取組例
      1. 添加剤による改善例
      2. 傾斜構造を利用した改善例
4. 電池の大型化に伴う安全性の確保からみたポリマー電解質の役割と取組例
   1. 電池の大型化に伴う安全性確保の必要性
   2. ポリマー電解質による大型電池の安全性確保の可能性,特に難燃化への取組
      1. ポリマー電解質における難燃化を添加剤により目指した例
      2. ポリマー電解質における難燃化をマトリックス材料により目指した例
5. まとめ

• 質疑応答

第2部 高分子固体電解質の開発状況と今後の展開

(2013年4月19日 13:10〜14:30)

ダイソー (株) R&D本部 開発企画部 次長 植田 秀昭 氏

　リチウム二次電池の火災事故から自動車や飛行機に搭載される電池の安全性の要求が非常に高まってきている。 　リチウム二次電池は液体の電解質溶液が一般的に使用されているがより安全性の高い固体電解質を用いたリチウム二次電池の開発が活発に進められている。 　弊社は従来から独自の重合技術を用いたポリエーテル系のポリマーを用いた全固体電池の開発を精力的に進めてきた。 　本講演では弊社のポリマー電解質の設計指針やリチウム二次電池としての特性、技術的課題と今後の展開について最近の話題とともに講演する。

1. はじめに
   1. ダイソー株式会社の紹介
   2. ポリマー電解質開発の経緯
2. リチウム二次電池の市場
   1. リチウム二次電池の市場
   2. リチウム二次電池の動向
3. 高性能固体電解質の開発
   1. ポリマーの設計指針
   2. ダイソーの固体電解質
   3. 固体電解質の特性
   4. 電池特性
   5. 可塑剤との複合電解質
4. ゲル電解質
   1. ゲル電解質の考え方
   2. ゲル電解質の電池特性
5. 今後の展開
   1. 全固体リチウム二次電池の将来
   2. まとめ

• 質疑応答

第3部 イオン液体を用いた固体電解質の開発と全固体リチウムイオン電池への応用およびその電池特性

(2013年4月19日 14:40〜16:20)

東北大学 多元物質科学研究所 教授 本間 格 氏

　電気自動車・ハイブリッド自動車等の安価大型二次電池として全固体型リチウムイオン電池に高い関心が集まっている。 　本講演では高容量・高出力型リチウムイオン電池としての全固体型電池の構成部材、電極材料とシステムを整理し、さらに国内外の研究動向についても紹介する。ポストリチウムイオン電池としての実用化への技術的課題および実用可能性を議論する。東北大におけるナノテクノロジーを用いた先端固体電解質の設計と全固体電池特性に関しても最新の研究紹介を行う。

1. ポストリチウムイオン電池
   1. 高容量・高出力型電池の開発
   2. 金属空気電池
   3. 全固体電池
   4. 多価イオン電池
2. 全固体電池の設計
   1. 固体電解質
   2. 電極活物質
   3. 界面制御
   4. デバイス構造
3. 高性能固体電解質の開発
   1. 酸化物系固体電解質
   2. 硫化物系固体電解質
   3. ポリマー系電解質
   4. 準固体電解質
4. 全固体電池の作製と電池特性評価
   1. 薄膜全固体電池とバルク全固体電池
   2. バルク全固体電池の設計と試作
   3. 界面特性
   4. 電池特性

• 質疑応答