リチウムイオン電池用添加剤の開発と市場

リチウムイオン電池用添加剤の開発と市場

Development and Market of Additives for Lithium-Ion Batteries

  • LiB性能向上に必須の添加剤について開発・市場動向をまとめた一冊!
  • 電解液添加剤、導電助剤、バインダーなど各添加剤の最新技術を解説!
  • 急拡大するLiB市場に向けた添加剤動向予測や情報収集に役立つ内容となっています!
価格 85,000円+税 出版社 シーエムシー出版
発行日 2018年09月20日 体裁 B5判、約185ページ
ISBNコード 978-4-7813-1344-3 商品コード S0829

発刊にあたって

リチウムイオン電池(LiB)の構成部材は正極、負極、電解液・電解質、セパレータが主要4部材であり、この4部材で市場の80%以上を占めている。その一方でLiBの性能向上に欠かせないのが各種構成部材に用いる添加剤である。

実用化されているリチウムイオン電池(LiB)の電解液は基本特性を補うために各種の添加剤を使用している。負極にLi 金属、Li合金、炭素等を用いるリチウムイオン電池は満充電状態で電解液を還元する。このため電解液との反応を抑制するために添加剤を使用して負極保護膜(SEI)を形成し機能を保っている。また有機溶媒電解液の発火問題もあり、難燃性を付加する目的として添加剤を活用している。

電極形成においても、体積変化に対する緩衝作用と導電性の確保のために導電助剤が使用される。電極活物質を水または有機溶媒などの分散媒に分散しスラリー化する工程においては、結着剤あるいは分散剤としての機能を果たすバインダーの役割も重要となる。

LiB用添加剤は構成部材割合として数%程度に留まるものの、車載用にバッテリーが大型化していくことでその生産量も増加していくことが予測される。LiBは電極材料や電解液の新規開発も積極的に進められており、様々な場面で添加剤の機能が発揮されることも十分に考えられる。

本書の【開発編】では、新規の添加剤研究事例および開発動向を、各大学や企業の方々に解説いただいた。【市場編】ではLiBの市場動向から始まり、各種添加剤の概説や適用事例、企業の販売動向をまとめている。電池・材料・製造装置・自動車・化学メーカーなど、リチウムイオン電池に関心をお持ちの方々の情報収集に役立てていただければ幸いである。

(「はじめに」より一部抜粋)

キーワード

リチウムイオン電池/正極材料/負極材料/電解液/セパレータ/バインダー/LiB市場概況/負極表面処理添加剤/正極表面処理添加剤/難燃性添加剤/過充電防止剤/導電助剤/負極用バインダー/正極用バインダー/ハイブリッド自動車(HV)/プラグインハイブリッド自動車(PHV)/電気自動車(EV)/サプライヤー動向/海外動向

著者一覧

鳶島真一
群馬大学
奥野幸洋
富士フイルム(株)
加藤高志
(株)オハラ
佐藤遼平
(株)オハラ
武内正隆
昭和電工(株)
園部健矢
日本ゼオン(株)
郡司貴雄
神奈川大学
松本 太
神奈川大学
入井友海太
日本化学産業(株)
松見紀佳
北陸先端科学技術大学院大学
向井孝志
ATTACCATO 合同会社
池内勇太
ATTACCATO 合同会社
山下直人
ATTACCATO 合同会社
坂本太地
ATTACCATO 合同会社
西村良浩
レーザーテック(株)
矢口淳子
レーザーテック(株)
秋元侑也
レーザーテック(株)

目次

【第1編 開発編】
第1章 電解液添加剤の設計と利用法

  • 1 電池特性と電解液および添加剤に要求される特性
  • 2 リチウムイオン電池の今後の展開と電池材料
  • 2.1 リチウムイオン電池の今後の市場動向(概要)
  • 2.2 モバイル機器用電池と電池構成材料市場
  • 2.3 車載用電池市場と電池構成材料市場
  • 2.4 固体電解質を用いた電池の開発
  • 3 リチウムイオン電池の市場トラブル
  • 4 電解液添加剤の重要性、種類と機能
  • 5 負極表面処理剤としての電解液添加剤
  • 6 まとめ

第2章 第一原理分子動力学法によるリチウムイオン電池添加剤効果の機構解析

  • 1 はじめに
  • 2 計算モデル
  • 3 負極近傍での電解液・添加剤の化学反応計算
  • 3.1 SEI 膜と添加剤効果
  • 3.2 EC 電解質分子とVC 添加剤分子の分解・反応性
  • 3.3 FEC 添加剤分子の分解・反応性
  • 4 まとめ

第3章 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス添加による正極出力性能の向上

  • 1 緒言
  • 2 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス
  • 2.1 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス(LICGCTM)
  • 2.2 LICGCTM 粉末
  • 3 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス添加による正極出力性能の向上
  • 3.1 コバルト酸リチウム正極へのLICGCTM 粉末の添加効果
  • 3.2 三元系(NMC)正極へのLICGCTM 粉末の添加効果
  • 4  LICGCTM 粉末の正極高出力化効果(正極反応促進効果)
  • 5 リチウムイオン電池でのLICGCTM 粉末の添加効果の確認
  • 6 まとめ

第4章 リチウムイオン電池用カーボンナノチューブ系導電剤

  • 1 はじめに
  • 2 VGCF®の製造方法と代表物性
  • 3 VGCF®のLIB 用導電助剤としての添加効果
  • 3.1 LIB 用導電材特性比較とVGCF®添加基礎概念
  • 3.2 高電極密度でのVGCF®の電極内電解液浸透性改善
  • 4 VGCF®LIB 用途への最近の検討状況
  • 4.1 VGCF®とCB との耐酸化性(正極側電位安定性)
  • 4.2 VGCF-H/CNT/CB 三種導電材
  • 4.3 Si 系高容量負極への適用

第5章 バインダーの電極中における分布とセル特性について

  • 1 はじめに
  • 2 負極に使用する材料について
  • 3 バインダーの電極中における分布とセル特性について
  • 3.1 バインダーの偏在化について
  • 3.2 バインダーのマイグレーション分析方法について
  • 4 バインダーの電極中における分布を制御する方法について
  • 4.1 バインダーの電極中における分布を制御する方法について
  • 4.2 スラリー作製のおける留意点
  • 4.2.1 負極スラリーについて
  • 4.2.2 混練初期の固練り条件
  • 4.2.3 バインダー添加工程
  • 4.2.4 最終粘度調整工程
  • 4.3 電極乾燥工程における留意点
  • 5 終わりに

第6章 高容量正極LiNixCoyAlzO2(x>0.85)の水系バインダーへの適用のための表面コーティング

  • 1 はじめに
  • 2 正極材料粒子へのコーティング
  • 3 電極の作製および電池評価方法
  • 4 合成されたコーティング粒子のキャラクタリゼーションおよびコーティング粒子の充放電特性
  • 5 まとめ

第7章 BIAN 構造を有するn 型共役系高分子のリチウムイオン2次電池負極バインダー材料としての応用

  • 1 はじめに
  • 2 BIAN 型共役系高分子の合成
  • 3 BIAN 型共役系高分子の分子設計コンセプト
  • 4 BIAN 型共役系高分子を負極バインダーとしたリチウムイオン2次電池の作製と電気化学的特性評価
  • 5 BIAN 型共役系高分子を負極バインダーとしたリチウムイオン2次電池の充放電特性評価
  • 6 おわりに

第8章 ケイ酸系無機バインダによるSi 負極のサイクル特性改善と電極断面観察、および電解液添加剤の検討

  • 1 はじめに
  • 2 ケイ酸系バインダを用いたSi 負極のサイクル特性の改善
  • 3 ケイ酸系バインダをコートしたSi 負極のin-situ 断面観察と厚み変化
  • 4 LiFePO4/Si 電池における電解液添加剤の影響
  • 5 おわりに

【第2編 市場動向】
第1章 リチウムイオン電池市場

  • 1 概要
  • 1.1 リチウムイオン電池(LiB)の概要
  • 1.2 リチウムイオン電池(LiB)の市場動向
  • 1.3 用途別市場動向
  • 2 構成材料
  • 2.1 構成材料の概説
  • 2.2 構成材料の概要と市場動向
  • 2.2.1 正極
  • 2.2.2 負極
  • 2.2.3 電解液・電解質
  • 2.2.4 セパレータ
  • 2.2.5 集電体
  • 2.2.6 バインダ

第2 章 リチウムイオン電池用添加剤市場

  • 1 電解液添加剤
  • 1.1 概要
  • 1.1.1 電解液と電解液添加剤の概要
  • 1.1.2 負極表面処理添加剤
  • 1.1.3 正極表面処理添加剤
  • 1.1.4 難燃性添加剤
  • 1.1.5 過充電防止剤
  • 1.2 ビニレンカーボネート(vinylene carbonate)
  • 1.2.1 製品概要
  • 1.2.2 市場動向・販売企業
  • 1.3 フルオロエチレンカーボネート(fluoro ethylene carbonate)
  • 1.3.1 製品概要
  • 1.3.2 市場動向・販売企業
  • 1.4 スクシノニトリル(succinonitrile)
  • 1.4.1 製品概要
  • 1.4.2 市場動向・販売企業
  • 1.5 リン酸エステル(organophosphate)
  • 1.5.1 製品概要
  • 1.5.2 市場動向・販売企業
  • 1.6 リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(lithium bis(fluorosulfonyl)imide)
  • 1.6.1 製品概要
  • 1.6.2 市場動向・販売企業
  • 2 導電助剤
  • 2.1 概要
  • 2.1.1 導電助剤の概要
  • 2.1.2 導電助剤のはたらき
  • 2.2 カーボンブラック(carbon black)
  • 2.2.1 製品概要
  • 2.2.2 市場動向・販売企業
  • 2.3 アセチレンブラック(acetylene black)
  • 2.3.1 製品概要
  • 2.3.2 市場動向・販売企業
  • 2.4 ケッチェンブラック(ketjen black)
  • 2.4.1 製品概要
  • 2.4.2 市場動向・販売企業
  • 2.5 カーボンナノチューブ(carbon nanotube)
  • 2.5.1 製品概要
  • 2.5.2 市場動向・販売企業
  • 2.6 グラフェン(graphene)
  • 2.6.1 製品概要
  • 2.6.2 市場動向・販売企業
  • 3 バインダー(結着剤)
  • 3.1 概要
  • 3.1.1 バインダーの概要
  • 3.1.2 負極用バインダー
  • 3.1.3 正極用バインダー
  • 3.2 ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride)
  • 3.2.1 製品概要
  • 3.2.2 市場動向・販売企業
  • 3.3 スチレンブタジエンゴム(styrene butadien rubber)
  • 3.3.1 製品概要
  • 3.3.2 市場動向・販売企業
  • 3.4 カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose)
  • 3.4.1 製品概要
  • 3.4.2 市場動向・販売企業
  • 3.5 ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene)
  • 3.5.1 製品概要
  • 3.5.2 市場動向・販売企業
  • 3.6 アクリルエマルジョン
  • 3.6.1 製品概要
  • 3.6.2 市場動向・販売企業

第3 章 主要メーカー動向

  • 1 ステラケミファ
  • 2 ADEKA
  • 3 ダイキン工業
  • 4 オハラ
  • 5 セントラル硝子
  • 6 東ソー・ファインケム(旧東ソー・エフテック)
  • 7 デンカ
  • 8 ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ
  • 9 日本黒鉛工業
  • 10 日本ゼオン
  • 11 クレハ
  • 12 JSR
  • 13 東レ
  • 14 昭和電工
  • 15 日本エイアンドエル
  • 16 日本触媒
  • 17 富士フイルム和光純薬
  • 18 日本化学工業
  • 19 日本合成化学
  • 20 ATTACCATO
  • 21 海外企業
  • 21.1 ソルベイ
  • 21.2 BASF
  • 21.3 3 M
  • 21.4 アルケマ
  • 21.5 ENCHEM
  • 21.6 Silatronix
  • 21.7 キャボット
  • 21.8 江蘇長園華盛新能源材料有限公司