(2014年・実務対応)Liイオン電池の規格・特性試験・安全性試験・輸送手順

(2014年・実務対応)Liイオン電池の規格・特性試験・安全性試験・輸送手順

Practical Measures in 2014:Standard, Characteristic Test, Safety Test and Transportation Methods for Li-ion Cell&Battery

価格 75,000円+税 出版社 シーエムシー・リサーチ
発行元 (株)シーエムシー・リサーチ 発行日 2014年1月6日
体裁 A4判、並製、294ページ ISBNコード ISBN 978-4-904482-06-3
商品コード C3058 付属 付属CD・PDFファイル付

刊行のねらい

リチウムイオン電池は生産開始から20年以上を経過し、現在は自動車(EV、HVやPHV)、交通機関や据置型蓄電システムなど、大型の分野に拡大している。大型の用途はこれまでの小型民生用電池とは異なり、電池(セルとモジュール)の容量(AhとWh)自体も二桁程度大きく、システムとしての構成も複雑になっている。この段階において、電池(セル※)の設計、製造や応用システムは、安全性を含む諸規制のクリアが必須となっているが、一方で規格や試験方法それ自体が変化し、新たな制定も継続しているので対応が複雑化している。(※JISでは単電池、組電池、本リポートにおいては組電池をセル・モジュールや(電池)パックと記載している。これらの業界での統一した呼称はまだない。)

Li電池分野の実務に携わる技術者は、この変化の中で業務をこなして行くために、規格ドキョメントの解読や試験実施の具体化に多大の労力を費やしている。本書はできるだけ実務対応の具体例を多く入れ、左記の業務に役立ていただくことを目的に構想・構成した。また“二次電池工学的”な解説書がほとんど出されていないことから、技術資料として図説的な資料を多く入れて、全体の理解をして頂くように工夫した。本書が中大型のリチウムイオン電池(セル)とそのシステムについて、研究開発や応用を担当される技術者に、実務に対応した情報と具体的な手順を解説することで役立つものと確信する。

なお、本書で取り上げた規格や規制も次々に改正されているため、調査が追い付かない面がある。本調査レポートは2013年8月段階までをカバーした内容である。また輸出入関係の実務は、社会情勢の変化で突然変わることが多い。上述の変化への対応は、本書でもその方向性は示してはあるが、最終的な実務や意志決定は再度の調査・確認をした上で実施されることをお願いしたい。

本レポートの特徴

  • ◆本レポートは「Liイオン二次電池の製品規格&安全性試験 2011」(2011年9月発行)の続編!
  • ◆中大型のセル・システムの研究開発、応用開発担当者に向けて実務に対応した情報と具体的な手順を解説!
  • ◆二次電池工学的な解説書がほとんど出ていないなか、技術資料として図説的な資料を多数使用し解説!
  • ◆規格ドキュメントの解読や試験実施の具体化に多大の労力を費やしている技術者・実務者を支援!
  • ◆第1~9章の説明図表使用:約220点、技術資料図表:約100点

目次

第1章 電池(セル・モジュール)の基本特性と特性チャート

  • 1.1 リチウムイオンの電気化学的な構成と基本特性
  • (セルの構成と動作、電気伝導とイオン伝導
  • (1)電極構造への展開
  • (2)リチウムイオンの特性値
  • (3)各種の二次電池との比較
  • (4)セルの電極面積、正極と負極
  • (5)セルのサイズとACR
  • (6)正極と負極、材料としての容量特性
  • (7)実用正極材の高性能化(1)
  • (8)実用正極材の高性能化(2)
  • (9)実用正極材の高性能化(3)
  • ※1.1 (1)~(9)関連図表
  • 1.2 パワー特性、エネルギー特性および回生充電特性
  • (1)セルの設計諸元
  • (2)セルのタイプ、パワーとエネルギー
  • (3)タイプ別のセルの特性と向上モデル
  • (4)セルとモジュールの製品事例
  • (5)入出力特性(SOC幅の概念図)
  • (6)回生充電モデルと内部抵抗
  • ※1.2 (1)~(6)関連図表
  • 1.3 充電、放電と特性チャート
  • (1)特性チャートの種類
  • (2)充電のシーケンス
  • (3)20Ahセルの充放電(基本)チャート
  • ※(1)~(3)関連図表
  • 1.4 内部抵抗とセルの劣化モニター
  • (1)リチウムイオン電池(セル)の等価回路
  • (2)大型セルの内部抵抗と測定例
  • (3)ACRの測定方法とDCRとの相間
  • (4)ACRの活用
  • ※1.3 (1)~(4)関連図表
  • 1.5 実用セル・モジュールの事例と特性
  • (1)セル>パック(モジュール)>ユニットの流れと安全性試験のポイント
  • (2)セル、モジュール製品の事例
  • (3)電池ユニットの重量比較
  • (4)電力系統連係蓄電システム
  • ※1.5 (1)~(4)関連図表
  • 1.6 安全性に関連するセルの容量(大中小)とシステム環境
  • (1)性能/コスト/安全性
  • (2)自動車用の電池の状況
  • (3)セルの並列と直列
  • (5)ニッケル水素とリチウムイオン
  • (6)安全性に関する小型、中型と大型
  • (7)リチウムイオンの輸出入の動向
  • (8)まとめ
  • ※1.6 (1)~(8)関連図表

第2章 電池(セル・モジュール)の国内外の規格(JISと海外の規格、規格案)

  • 2.1 規格の定める内容と諸規格のマップ
  • (1)規格の内容
  • (2)規格などの種類と拘束力
  • (3)規格の対象と内容(1)
  • (4)規格の対象と内容(2)
  • (5)規格の役目と効果
  • (6)単電池(セル)の規格
  • (7)小型、中大型セルの規格
  • (8)諸規格やガイドラインのマップ
  • (9)マップ(1)広範囲な規制、原材料からセルまで
  • 9-1)セルとモジュールの輸送問題
  • 9-2)ULやUNの試験コスト
  • (10)マップ(2)小型民生、自動車から電力事業まで
  • 10-1)自動車関連の規格
  • 10-2)自動車独自の問題
  • ※2.1 (1)~(10)関連図表
  • 2.2 基礎特性の測定規格と実施条件(1)JIS C 8711他
  • (1)試験の性格、正常と破壊
  • (2)JIS C 8711関連
  • ※2.2 (1)~(2)関連図表
  • 2.3 基礎特性の測定規格と実施条件(2)JIS C 8715-1
  • (1)セルから実動システムまで多くの規格アイテム
  • (2)新 JIS C 8715-1、2
  • (3)セルメーカーの技術情報
  • (4)単電池への性能要求事項(1)
  • (5)単電池への要求事項(2)
  • (7)充放電サイクル耐久性
  • (8)性能要求事項の解説1、2
  • (9)試験の実施と委託、機器と測定など
  • ※2.3 (1)~(9)関連図表
  • 2.4 海外の規格(案)と特性パラメーター(USABC、EUCARほか)
  • (1)米国、先進電池コンソーシアム
  • (2)規格目標と試験方法の進歩性
  • (3)EUCARの開発ロードマップ
  • 3-1)EUCAR.1
  • 3-2)EUCAR.2
  • (4)自動車用のセルに関する海外の試験規格(提案レベル)
  • (5)セルの寸法、容量など規格案
  • ※2.4 (1)~(5)関連図表

第3章 電池(セル・モジュール)の安全性規格と試験方法(JIS、UL、UNほか)

  • 3.1 安全性規格と試験の性格(目的、方法と結果)
  • (1)事故発生と安全性試験へのニーズ
  • (2)材料技術との関わり
  • (3)安全性と材料・設計・運用
  • (4)安全領域、充放電の電圧と電流の範囲
  • (5)安全性に関する小型、中型と大型の諸問題
  • (6)破壊検査と非破壊検査
  • (7)時間の経過と安全性試験
  • (8)まとめ
  • ※3.1 (1)~(8)関連図表
  • 3.2 安全性規格などの一覧表と試験の概要
  • (1)安全性試験規格の一覧(1)
  • (2)欧米とアジアの安全性試験規格
  • (3)安全性に関する日本国内の経緯
  • (4)ガイドラインとJISの制定
  • (5)新JISの試験条件などで一律に決め難い点
  • (6)安全性規格と試験結果の活用
  • (7)電気的な安全性試験の概要
  • (8)外部短絡、内部短絡試験
  • (9)過充電試験
  • (10)セル、モジュールとユニット
  • (11)機械的・熱的な試験の概要
  • (12)セルの形状などの影響
  • (13)釘刺し試験と意味する内容
  • ※3.2 (1)~(13)関連図表
  • 3.3 認証システムへの移行と実例
  • (1)90年代のISO化からの流れ
  • (2)安全性の表示
  • (3)TUVによる事例
  • (4)安全性認証の利用事例
  • ※3.3 (1)~(4)関連図表
  • 3.4 電気用品安全法と技術基準(JIS C 8714ほか)
  • (1)電気用品安全法
  • (2)電気用品安全法と技術基準
  • (3)(強制)内部短絡試験、JIS C 8714改訂
  • ※3.4 (1)~(3)関連図表
  • 3.5 新JIS C 8715-2の安全性試験と要求事項
  • (1)最新のJIS規格
  • (2)JIS C 8715-2 安全性試験の内容と特徴
  • (3)JIS制定の経緯
  • (4)産業用リチウムイオン電池への適用
  • (5)JIS C 8715-2 安全性試験の内容と特徴(1)
  • 5-1)要求事項とは
  • 5-2)試験の実施数
  • 5-3)試験結果の扱い
  • (6)JIS C 8715-2 安全性試験の内容と特徴(2)
  • 6-1)試験前の電池の状態
  • 6-2)JIS C 8715-1、2における充電
  • 6-3)機能安全性試験における充電停止
  • 6-4)機能安全性試験の求める内容
  • 6-5)電池の特性のバラツキ
  • (7)関連する技術情報
  • ※3.5 (1)~(7)関連図表
  • 3.6 UL、UNその他の安全性試験と要求事項
  • (1)ULの業務と役割
  • (2)ULの安全性試験規格
  • (3)ULのEVへの拡大
  • (4)UN国連危険物輸送基準勧告
  • (5)UNの安全試験
  • ※3.6 (1)~(5)関連図表
  • 3.7 電力貯蔵用電池規程(電気事業連合会)
  • (1)消防法との関係
  • (2)安全性試験の方法
  • ※3.7 (1)~(2)関連図表

第4章 安全性試験の実施と測定データ例

  • 4.1 試験の実施計画、項目の選定と手順
  • (1)安全性試験の手順
  • (2)ULやUNなどの認証試験のケース
  • (3)セル設計段階における手順
  • (4)電気化学的設計の妥当性
  • (5)定格(電流、電圧)の妥当性
  • (6)想定外(内)のリスク対応
  • (7)電池メーカーの安全性試験の事例
  • (8)安全性試験後のセルの処理
  • ※4.1 (1)~(8)関連図表
  • 4.2 試験に必要な機器類と要点
  • (1)手順と機器
  • (2)実施計画と装置類の準備
  • (3)外部短絡試験
  • (4)釘刺し試験
  • (5)圧壊試験
  • (6)加熱試験
  • ※4.2 (1)~(6)関連図表
  • 4.3 試験の測定データの事例と解説
  • (1)過充電試験
  • (2)外部(強制)短絡試験
  • (3)釘刺し試験
  • (4)釘刺し試験の考え方
  • ※4.3 (1)~(4)関連図表
  • 4.4 開発プロジェクトでの安全性試験の事例
  • ※4.4関連図表

第5章 電池(セル・モジュール)輸送関係の規制と実務

  • 5.1 UN危険物輸送基準勧告とICAO、IATA
  • (1)輸出入の状況
  • (2)船舶および航空機による国際輸送
  • (3)UN(国連)危険物輸送基準勧告(オレンジブック)
  • (4)輸送時の詳細な区分とラベル
  • (5)ラベル類
  • ※5.1 (1)~(5)関連図表
  • 5.2 輸送のカテゴリー(国内、国際、郵便、宅配)
  • (1)国際宅配便
  • (2)電池のみの航空機輸送
  • (3)国内郵便の扱い
  • (4)国際郵便の扱い
  • (5)国内の宅配便
  • ※5.2 (1)~(5)関連図表
  • 5.3 船舶安全法とIMO
  • (1)船舶安全法での扱い
  • (2)船舶安全法の手順
  • ※5.3 (1)~(2)関連図表
  • 5.4 輸出の準備手順と書類等
  • (1)輸出の手順
  • (2)輸送時の添付資料
  • (3)MSDS
  • (4)危険物申請書
  • (5)船舶での輸送
  • ※5.4 (1)~(5)関連図表

第6章 EU電池指令及び関連事項

  • 6.1 EU電池指令、RoHSとWEEE
  • (1)他のEU指令などとの関連
  • (2)EU電池指令の項目
  • (3)2006年以降の改正など
  • ※6.1 (1)~(3)関連図表
  • 6.2 日本電池工業会の解釈
  • (1)日本国内の対応
  • (2)電池への表示(マーキング)
  • ※6.2 (1)~(2)関連図表

第7章 電池(セル)に含まれる化学物質と国内外の法規制

  • 7.1 化学物質一覧と国内法の規定およびMSDS、PRTR
  •  ケミカルハザード
  • ※7.1関連図表
  • 7.2 可燃性電解液と消防法の関連(類の規定と指定数量)
  • ※7.2関連図表
  • 7.3 各国の化学物質規制(インベントリー)とREACH規制の動向
  •  ケミカルハザード
  • ※7.3関連図表
  • 7.4 電池関連する輸入通関と輸出貿易管理令
  • ※7.4関連図表

第8章 EV、HVなど自動車に関連する事項

  • 8.1 EUCARのハザードレベル
  • (1)試験結果の定量化
  • (2)安全性試験とハザードレベル
  • ※8.1 (1)~(2)関連図表
  • 8.2 EV用電池の試験項目(UL2580と中国QCT/743-2006)
  • (1)UL 2580のEV用セルの試験項目
  • (2)中国のEV用電池の安全性規格
  • (3)QC/Tにおける釘刺試験
  • ※8.2 (1)~(3)関連図表
  • 8.3 高速道路上のEV(米国内の規制と想定の内外)
  • (1)高速道路などでのEV規制
  • (2)滞留・蓄積したガスへの引火・爆発は?
  • (3)EVの事故、トラブルはEVの普及を阻害する
  • ※8.3 (1)~(3)関連図表

第9章 安全性に関する電池化学材料の諸問題

  • 9.1 安全性は化学反応とエネルギーの複雑系
  • ※9.1関連図表
  • 9.2 電解液と電解質の問題
  • ※9.2関連図表
  • 9.3 正極と負極材の問題
  • ※9.3関連図表
  • 9.4 セパレータの役割
  • ※9.4関連図表

第10章 技術資料/技術資料の構成

  • 技術資料A セルとモジュールの内部(電極)構造と放熱設計
  • 技術資料B 研究開発と製品化へのステップ
  • 技術資料C 正極と負極の電極電位と変化
  • 技術資料D 複数セルの直列、並列接続と均等充電
  • 技術資料E リチウムイオン電池(セル)のリスクとハザード
  • 技術資料F セルの劣化に関する材料等の問題
  • 技術資料G サイクル特性(寿命)の推定と維持向上
  • 技術資料H 可燃性ガス及びふっ酸HFの発生と分析