ポストリチウムイオン二次電池の開発動向と用途展開

～ 次世代蓄電池の実力と可能性 ～

第1部 リチウム金属負極の開発動向とそれを用いた次世代蓄電池の展開

１．SiとLiの比較

２．3DOMセパレータ

３．3DOMセパレータの作製法

４．Li金属負極可逆性

５．Li金属の形態変化

６．耐デンドライト抑制効果

７．Li金属負極のインピーダンス挙動

８．Li金属負極を用いた二次電池

９．Li金属負極用電解液

１０．高エネルギー密度型リチウム金属電池の安全性

□ 質疑応答 □

第2部 亜鉛電極を用いた蓄電池の特性と可能性

亜鉛二次電池は、1980年台、ニカド電池の代替の二次電池として多くの研究開発がなされた。ところが、民生用の二次電池分野では、ニカド電池から、ニッケル水素、リチウムイオン電池へと進化した。ところが、最近になって、二次電池の用途が多様化し亜鉛二次電池のもつポテンシャルが見直されている。特に、水溶液系で、高電圧、高出入力が可能な亜鉛二次電池系の魅力は尽きない。また、その実現を可能にする、材料技術について、紹介する。

１．電池材料としての亜鉛の魅力と課題
1.1 亜鉛二次電池の魅力
1.2 過去の研究開発例の紹介
1.3 亜鉛二次電池が拡がらなかった理由の考察

２．亜鉛二次電池の実用化に向けて
2.1 高出入力を活かした二次電池開発：ニッケル亜鉛電池
2.2 高エネルギー密度を活かした二次電池開発：空気亜鉛電池
 
３．最近のトピックス

□ 質疑応答 □

第3部 ナトリウムイオン電池の開発動向

これまで電子立国を支えて来た半導体に変わる新しい「産業の米」として、蓄電立国日本のキーデバイスの役割を大型蓄電池に期待する機運が高まっている。我が国の電気通信産業、自動車産業を牽引してきたリチウムイオン電池が、今後ポストリチウムイオン電池として、どういう方向に発展しようとしているのか、その有力候補の１つとしてナトリウムイオン電池を中心にその開発動向を紹介する。

１．現行リチウムイオン電池の諸課題
1.1 安全性
1.2 経済性

２．非水系リチウムイオン電池から非水系ナトリウムイオン電池へ
2.1 非水系ナトリウムイオン電池用正極
2.2 非水系ナトリウムイオン電池用負極

３．非水系リチウムイオン電池から水系リチウムイオン電池へ

４．水系リチウムイオン電池から水系ナトリウムイオン電池へ

５．まとめ

□ 質疑応答 □

第4部 マグネシウムイオン電池の開発動向

限られたエネルギー資源を有効に利用する手段として、二次電池の果たす役割はますます大きくなっている。現在主流となっているリチウムイオン二次電池は高いエネルギー密度を持つが、その値は理論値に近づいているため飛躍的な向上は難しく、ポストリチウムイオン電池の開発が必要である。負極に金属マグネシウムを用いたマグネシウム二次電池はエネルギー密度だけでなく安全面、コスト面においてもリチウムイオン二次電池に勝るとして近年注目が集まっている。
本セミナーでは、マグネシウム二次電池の特徴と、電極・電解質それぞれにおける課題に関して紹介する。

１．マグネシウム二次電池の位置付け

２．マグネシウム二次電池の材料開発
2.1 負極
2.1.1 析出溶解反応と表面皮膜
2.1.2 Grignard試薬における析出溶解反応
2.1.3 非Grignard系電解液における析出溶解反応
2.2 電解質
2.2.1 求められる性能と現状
2.2.2 電池反応との関連
2.3 正極
2.3.1 インサーション材料の反応
2.3.2 Chevrel材料の反応
2.3.3 ポリアニオン型材料の反応
2.3.4 有機正極の反応

３．まとめ

□ 質疑応答 □

第5部 多電子系有機二次電池の開発状況；現状と展望

有機分子の酸化還元反応を利用して充放電する有機二次電池は、遷移金属酸化物結晶を利用するこれまでのものとは異なる、新しいタイプの二次電池である。研究は始まったばかりで課題も多く残されていますが、これまでの限界を超える低コスト、高エネルギー密度の実現が期待されている。
本セミナーではこのような有機二次電池、特に多電子反応する有機活物質を用いる多電子系有機二次電池について、研究開発の現状を説明し、将来の可能性を議論する。

１．有機二次電池
1.1 有機活物質と有機二次電池
1.2 活物質に利用できる有機化合物
1.3  多電子系有機二次電池

２．ルベアン酸を活物質とする多電子系有機二次電池
2.1 研究開発体制
2.2 ルベアン酸の電気化学的性質
2.2 セル設計
2.3 安全性
2.4 予想されるコスト

３．多電子系有機二次電池の今後の展開、まとめ
3.1 まとめ、今後の予定
3.2 有機二次電池の展望

□ 質疑応答 □