エネルギー環境に目を向けてみると、原子力発電がこのような状況の中、自然エネルギーや省エネルギーに対する関心が高まっている。上手にエネルギーを使用するには、工夫が必要であるが、蓄電池は有用なデバイスの一つである。より便利に電池を使用するには電池の信頼性と安全性を高める必要がある。エネルギー利用の場合には、より大きな電池を作製することが必要となっており、安全性はより重要な課題である。もちろん、大きなエネルギー密度を有する電池が必要であるので、電池の安全性確保と相反する部分もある。このような問題を解決する一つの方向性として、リチウム電池の固体化が挙げられる。電池をセラミックスや高分子で作製すると、燃えにくい電池を作製することができる。より高い電池の安全性を確保することができれば、より広い用途で電池が使用される。電池業界にとっても電池の固体化はその市場拡大の意味で重要である。また、電池を固体で作製することができれば、電池のコストを下げたり、電池のエネルギー密度を向上させたりする上で、大変よい。リチウム電池の固体化、電池の一つの究極的な形と言える。
本書では全固体電池を作製するための技術や材料について詳細に紹介している。まだまだ、固体電池の製造には越えなければならないハードルがあるが、地道や研究開発を進めることで乗り越えることができると信じている。いずれ究極的な電池の製造がやって来るものと期待している。本書を読めば、固体電池の開発状況を知ることができ、固体電池の将来について考えるヒントを得ることができる。そのような観点から一読いただければと思う。(「はじめに」より)
第1章 金属-空気電池の特徴と魅力
1. はじめに
2. 特徴
3. 研究の歴史
4. 燃料電池との類似点
5. 負極活物質
6. おわりに
第2章 空気一次電池の開発現状と二次電池化の課題
1. はじめに
2. 亜鉛-空気一次電池
2-1. 亜鉛-空気電池の構造・材料
2-2. 電池反応
2-3. 電池性能
3. リチウム-空気電池への展開
3-1. 電池構成
3-2. 電池反応
3-3. カーボン材料
3-4. 有機溶媒電解液中での長期放電
3-5. 疎水性イオン液体を用いたリチウム-空気電池
4. 二次電池化への展望と課題
4-1. 亜鉛-空気二次電池
4-2. リチウム-空気二次電池
5. おわりに
第3章 リチウム空気 2 次電池の空気極触媒
1. はじめに
2. Li-空気 2 次電池の空気極触媒の現状と課題
3. 電極反応の解析と空気極触媒
4. 空気極触媒としてのメソポーラス MnO2 の作成と応用
5. おわりに
第4章 非水電解液を用いたリチウム空気二次電池の反応解析
1. はじめに
2. Li 空気電池の反応原理
3. Li 空気電池の研究状況
4. Li 空気電池の充放電反応メカニズム
5. Li 空気電池のエネルギー効率向上に向けた今後の取り組み
6. おわりに
第5章 金属空気二次電池研究開発の現状と将来展望
1. はじめに
2. 金属空気電池
3. 亜鉛空気電池
4. アルミニウム空気電池
5. 鉄空気電池
6. 水素吸蔵合金空気電池
7. マグネシウム空気電池
8. リチウム空気電池
9. 今後の展望
10. おわりに
第6章 リチウム金属負極の研究開発
1. はじめに
2. リチウム金属負極の充放電の可逆性
3. リチウム金属表面の状態
4. セパレータによる界面制御
4-1. 3DOM 構造とは
4-2. リチウム金属の溶解折出
4-3. サイクル特性の向上には
5. 空気電池用負極としての問題点
6. おわりに
第7章 水系リチウム空気電池の研究開発
1. 緒言
2. 従来型リチウム-空気電池
3. 水系リチウム-空気電池
4. リサイクルによる燃料電池型リチウム-空気電池
5. 水系リチウム-空気電池の問題点と発展方向
第8章 リチウム空気水系二次電池の負極材料
1. はじめに
2. 中間層の抵抗
3. セラミックスフィラーを添加したポリマー電解質
4. イオン液体を添加したポリマー電解質
5. リチウム溶解析出反応
6. リチウム空気電池用電解液の開発
7. おわりに
第9章 金属・空気水系電池の空気極触媒
1. 緒言
2. 金属・空気水系電池の酸素還元空気極触媒
2-1. 金属・空気水系一次電池用空気極触媒
2-2. 金属・空気水系空気極触媒の酸素還元反応機構
2-3. 金属・空気水系二次電池用空気極触媒
3. まとめ
第10章 空気極触媒としての各種MnO2 相とその合成方法
1. はじめに
2. 二酸化マンガン (MnO2)
2-1. 二酸化マンガンの結晶構造
2-2. 二酸化マンガンの合成
3. MnO2 の合成例
4. おわりに
第11章 金属空気電池のための固体高分子形空気極
1. はじめに
2. 金属空気電池の二次電池化における空気極の問題点と課題
3. 固体高分子形空気極の電極構造
4. 固体高分子形空気極の耐 CO2 特性
5. 過電圧低減のための可逆空気極触媒
6. おわりに
第12章 水素/空気二次電池の研究開発
1. はじめに
2. 電池反応
3. 特徴
4. 正極の開発
4-1. 正極材料
4-2. 酸素透過性と分極特性
4-3. サイクル特性
5. 電池特性
5-1. 電池構造
5-2. 出力特性・サイクル特性
6. 今後の展望と課題
第13章 鉄-空気二次電池用複合負極の研究開発
1. はじめに
2. 鉄-空気二次電池の概要および研究の経緯
3. 鉄/ナノ炭素複合負極の設計および評価
4. おわりに
第14章 リチウムイオン伝導性材料の開発動向―硫化物ガラス系材料を中心に―
1. はじめに
2. リチウムイオン伝導性固体電解質
3. ガラス系材料の優位性
4. 硫化物ガラスセラミックス電解質
5. おわりに
第15章 リチウム-空気電池のポリマーゲル電解質
1. はじめに
2. ポリマーゲル電解質の特徴
3. ポリマーゲル中での金属リチウムの挙動
4. リチウム-空気電池の設計と正極反応
5. おわりに
第16章 リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス(オハラ技術資料)
1. ガラスセラミックス
2. オハラのリチウムイオン伝導性ガラスセラミックスの特性
2-1. 組成と諸特性
2-2. リチウムイオン伝導性
2-3. 耐水性
