序
第1章 次世代二次電池/蓄電池発電[1]
1-1 概説
[1] 加速する次世代電源システムの開発
[2] 燃料電池の要素技術/燃料電池システムの普及のための各種部品
[3] 二次電池技術開発ロードマップ
[4] EVとリチウムイオン電池
[5] リチウムイオン二次電池全固体化の動向(概況)
1-2 主要国・キープレーヤーの動向
[1] 電池材料となる鉱物資源の偏在と国際情勢に伴うリスクの増大
[2] 蓄電市場の収益源
[3] 蓄電池を製造・運用する企業のビジネスモデル確立という課題
[4] EVバッテリーシステムを巡る競争(経過・今後の展開)
1-3 活発化する大型・小型蓄電池の技術開発・市場参入
[1] ファーウェイ 「大型蓄電池参入」
[2] テスラ 「家庭用蓄電池「パワーウォール」の日本発売を発表」
[3] テスラ 「家庭用蓄電池「パワーウォール」を日本国内で本格展開」
1-4 主要メーカーの戦略
1-5 リチウムと次世代電池
[1] 概説
[2] 物性
[3] 出現率
[4] 生産と使用
[5] 化学
1-6 リチウムイオン電池の環境負荷とリサイクル
[1] 概説
[2] 各種リサイクル技術
1-7 EV用バッテリーのタイプ別特性
[1] 鉛蓄電池
[2] ニッケル水素
[3] ゼブラ(塩化ニッケルナトリウム)
[4] リチウムイオン(リチウムポリマー)
1-8 有力企業動向(海外)
[1] 自動車メーカーの車載電池自社生産の動き
[2] 米国・韓国の合弁による自動車用電池工場建設の動向
[3] LG化学
[4] ロッテケミカル
[5] ポスコ
[6] Sila 「新しい負極材料」
[7] LeGa Energy 「蓄電装置/AIと蓄電システムを統合」
1-9 有力企業・団体動向(国内)[1]
[1] NIMS、次期計画で蓄電池・水素技術に注力
[2] (株)三菱総合研究所 「高出力蓄電池」
[3] 大阪ガス(株) 家庭用燃料電池「エネファーム」
[4] 三井金属鉱業(株) 「再生可能エネルギー貯蔵用全固体電池」
[5] 日本ガイシ(株) 「NAS電池と大容量蓄電システムによる再生可能エネルギーの安定化」
[6] 日本バイリーン(株) 「次世代電池用高機能材料」
[7] 西松建設(株) 「バナジウムレドックスフロー電池を用いた蓄電システム」
[8] 東洋紡績(株) 「高性能炭素材料の開発による再生可能エネルギー用二次電池」
[9] JFEホールディングス(株) 「次世代リチウムイオン電池用ハードカーボン オール脂電池」
[10] 凸版印刷(株) 次世代二次電池「エクセルギーバッテリー」
[11] JX日鉱日石金属(株) 「自動車用リチウムイオン電池(LiB)のリサイクル技術」
[12] 三洋化成工業(株) 「全樹脂電池技術」
[13] 凸版印刷(株) 「触媒層と電解質膜で構成される膜電極接合体(MEA)」
[14] 日清紡ホールディングス(株) 「燃料電池セパレータ技術の開発・普及」
[15] NOK(株) 「燃料電池の普及に向けた各種部品の開発・製造」
[16] 東洋紡績(株) 「有機薄膜太陽電池材料の開発」
1-10 有力企業・団体動向(国内)[2]
[1] 東芝 「リチウムイオン電池SCiBの内部抵抗を40%低減し、入出力性能と容量を両立に成功」
[2] 東芝 「航続距離300km超の次世代SCiBを開発」
[3] 中国自動車電池研究所 「1kgあたり769Whの容量を達成したリチウム空気電池」
[4] サムスン電子/蔚山科学技術院 「空気電池」
[5] FDK 「ニッケル水素電池の正極を空気で置き換えた水素空気電池」
[6] 九州大学 「フッ素、塩素、臭素を使った電池の開発」
[7] 同志社大学森光正継教授
[8] 東京理科大学の駒場慎一教授ら 「カリウムイオンで動く電池」
[9] 早稲田大学、高容量リチウム金属電池の技術を開発
[10] ADEKA 「蓄電容量が2倍の次世代電池」
[11] 横浜国立大学 「水を電解液とする安全なリチウムイオン電池の開発」
[12] Envision AESC 「米国でEV用電池の新工場に2500億円投資」
[13] ビークルエナジー・ジャパン 「HV向けに生産単価を5割程度下げた電池を開発」
第2章 次世代二次電池/蓄電池発電[2]
2-1 リチウムイオン電池の研究状況
2-2 設計と管理
2-3 マネジメント
[1] グラフェンでコーティングされたサーマル技術/熱暴走を防止するための技術
[2] 柔軟性/フレキシブルなバッテリー技術に関する実証研究
[3] 耐久性/正極へのイオンの付着・脱離をより均一にする技術
[4] 体積膨張
2-4 経済性
[1] 再利用性
[2] 生産スケーリング
2-5 正極/リチウム系正極
[1] リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物
[2] リン酸リチウム-鉄
[3] リチウムマンガンシリコンオキサイド
[4] 空気(リチウム空気電池)
[5] フッ化鉄
2-6 リチウム負極
[1] シリコン
[2] シリコンのカプセル化
[3] シリコンナノワイヤ
[4] シリコンナノファイバー
[5] ポーラスシリコン無機電極
[6] インターカレーション酸化物
[7] 二酸化チタン
[8] ニオブ酸塩
[9] 遷移金属酸化物
[10] 非グラファイト系炭素
[11] スズ
[12] 金属間化合物挿入材料
[13] Cu6Sn5
[14] アンチモン化銅
[15] 三次元ナノ構造
[16] 半固体
[17] バナジウム酸化物
[18] 無秩序な材料
[19] ガラス
[20] 硫黄
[21] 海水
2-7 電解質
[1] ペルフルオロポリエーテル
[2] 固体
[3] チオリン酸塩
[4] ガラス状電解質
[5] スーパーハロゲン
[6] ウォーターインソルト
2-8 電池材料
[1] リチウムイオン電池とナノテクノロジー
2-9 チタン酸リチウム二次電池
[1] 概説
[2] 参入企業/製品・導入事例
2-10 有力企業動向
[1] 概況
[2] 日立金属 「金属材料のCO2排出量削減技術」
[3] APB 「20%の軽量化を実現したリチウムイオン電池」
[4] 三菱ケミカルホールディングス 「EV用電池材料増産」
[5] 東海カーボン 「世界シェアの拡大を目指し、欧州で負極材の生産を開始:
[6] 住友金属鉱山 「米国などでの正極材製造拠点設立を検討」
[7] 旭化成 「中長期的にセパレーターの生産能力を3倍の30億平方メートルに引き上げる計画」
[8] ロッテケミカル 「30年までに電池材料と水素に1兆円投資」
[9] Form Energy 「鉄と酸素で動作する鉄空気電池」
[10] 旭化成グループ 「セルガード社/ABF社との戦略提携でLIBの次世代技術を共同開発へ」
第3章 次世代二次電池/蓄電池発電[3]
3-1 概説
3-2 バイポーラ型ニッケル水素電池
3-3 負極材料にチタンニオブ系酸化物を用いた次世代リチウムイオン2次電池「SCiB」
3-4 全樹脂電池
3-5 カリウム(K)イオンを用いた2次電池(KIB、PIB)
3-6 着脱可能なリチウムイオン蓄電池
3-7 カルシウム電池
3-8 ナトリウムイオン電池
3-9 ナトリウム硫黄(NAS)電池
3-10 固体酸化物形燃料電池(SOFC)
3-11 レドックスフロー電池
3-12 フッ素イオン電池
3-13 関連技術
[1] 再生可能エネルギー貯蔵用全固体リチウムイオン二次電池
[2] 次世代蓄電池発電所
[3] 自動車用リチウムイオン電池(LiB)のリサイクル技術
[4] 触媒層と電解質膜で構成される膜電極接合体(MEA)
[5] IoTセンサー給電用有機薄膜太陽電池材料
[6] 電池管理システム(BMS)の無線化
[7] 電池技術の特許・特許紛争
第4章 次世代二次電池/蓄電池発電 [4]
4-1 リン酸鉄リチウム電池
[1] 概要
[2] 仕様
[3] メリット・デメリット
[4] 価格優位性
[5] 経年劣化とサイクル寿命の特性
[6] 鉛蓄電池の代替可能性
[7] 安全性
[8] 利用方法
[9] 商業化/商業化の主な障壁
4-2 リチウムイオン空気電池
[1] 概要
[2] 設計と動作
[3] 水系リチウム空気電池
[4] 非水系リチウム空気電池
[5] 水溶性・非水溶性の混合型
[6] 応用分野
[7] 課題
4-3 リチウムポリマー電池
[1] 概要
[2] 動作原理
[3] 応用分野
[4] 安全性
4-4 リチウムイオンフロー電池
[1] 概要
[2] 正極流リチウムヨウ素電池
4-5 リチウム硫黄電池
[1] 概要
[2] 化学プロセス
[3] 電池寿命/劣化要因
[4] 電解液
[5] 安全性
[6] 研究状況
[7] 商業化
4-6 リン酸鉄リチウム電池
[1] 概要
[2] 商業化の主な障壁
[3] 仕様
[4] 価格
[5] 経年劣化/サイクル寿命の特性
[6] 鉛蓄電池の代替可能性
[7] 安全性
[8] 応用/用途
4-7 参入企業
第5章 次世代二次電池/蓄電池発電[5]
5-1 アメリシウム電池
[1] 概要
[2] 開発
[3] 化学的性質
[4] 化学化合物
[5] 生物学的側面
[6] 核分裂
[7] 同位体
[8] 課題
5-2 アメリシウムの応用例
[1] 電離型煙感知器
[2] 放射性核種
[3] 中性子源
[4] 他の元素の生産
[5] 分光器
5-3 ナノワイヤー電池
[1] 概要
[2] 構造/構成要素
5-4 カーボンナノボール電池
[1] 概要
[2] 構造
[3] リン酸鉄リチウムナノボール
[4] 商用利用
[5] 今後の展開
5-5 金属-空気電気化学セル
[1] 概要
[2] 負極元素による種類
5-6 ナノ細孔電池
[1] 概要
[2] 構造
[3] 性能
5-7 空気亜鉛電池
[1] 概要
[2] 物性
[3] 蓄電密度
[4] 動作寿命
[5] 放電特性
[6] 種類別特性
[7] 充電システム
[8] 材料
[9] 応用分野
[10] 代替構成
[11] 安全性
[12] 概説
[13] 概要
[14] 代替構成
[15] 安全性と環境
5-8 空気亜鉛電池の種類
5-9 空気亜鉛電池の応用分野
[1] 自動車推進
[2] グリッドストレージ
[3] 圧力発電
5-10 フロー型空気亜鉛電池
5-11 アルミニウム空気電池
5-12 マグネシウム電池
[1] 概要
[2] 一次電池
[3] 二次電池
[4] 研究開発動向
[5] 商業化
5-13 マグノニクス
[1] 概要
[2] 物性
5-14 参入企業
[1] ジェイテクト、30年に "ギ酸 "脱炭素電池を実用化へ
[2] ESS 「グリッドスケールプロジェクト」
[3] 冨士色素 「全固体アルミ空気二次電池を開発」
[4] ワイエイシイホールディングス 「マグネシウム電池のOEM供給開始」
[5] 東北大学/科学技術振興機構(JST) 「マグネシウム電池の実用化に向け、硫黄系正極を開発」
[6] 東北大学を中心とする研究グループ 「マグネシウム蓄電池の正極複合材料を開発」
[7] 日本・欧州連合(EU) 「世界最大の核融合炉の実験装置が稼働」
[8] シャープ 「低コストで大容量の蓄電を可能にするフロー型空気亜鉛電池の開発を開始」
[9] シャープ 「大型化で蓄電コストをLIBの数分の一に低減する新型空気亜鉛電池を開発」
[10] Zinc8 Energy Solutions 「空気亜鉛電池技術を用いた蓄電システムを開発」
[11] シャープ 「低コストな大型蓄電池を実現するフロー型空気亜鉛電池を開発」
第6章 全固体電池
6-1 概説
[1] 概説
[2] バッテリー業界における位置づけ
[3] 固体電解質候補材料
[4] 用途
6-2 活発化するEV用固体電池の本格量産/電解質は半固体系が主流に
6-3 固体電解質別特性
[1] 全固体リチウム電池
[2] 固体ナトリウム電池
[3] 固体アルミニウム電池
[4] 固体マグネシウム電池
6-4 全固体電池の新たな進展状況
[1] 容量の拡大
[2] 界面から不純物をなくす新アプローチ
[3] 電池の寿命を低下させるデンドライト(樹状突起)の封じ込め
[4] 全固体電池の採用を先延ばしする日本の自動車メーカー
6-5 全固体電池の新材料
[1] 概説
[2] 樹脂
[3] 硫黄
[4] 高分子材料と酸化物材料の組み合わせ/硫化物材料
6-6 参入団体・投資企業動向(海外)
[1] 初期
[2] コロラド大学ボルダー校(米国)
[3] Fisker(米国)
[4] Solid Power(米国)
[5] QuantumScape(米国)
[6] Sakti3(米国)
[7] Qing Tao Energy Development Co.(中国)
[8] Dyson(英国)
[9] Bollore/Autolib(フランス)
[10] ダイソン(英国)
[11] 青島能源発展有限公司 「セラミック(酸化物系材料)と樹脂を組み合わせた複合材料を固体電解質として使用した製品を提供」
[12] WeLion New Energy 「半固体電池の量産工場の着工を発表」
[13] その他、EV用電池メーカーの動き
6-7 参入団体・投資企業動向(国内)
[1] トヨタ自動車
[2] 本田技研工業/日産自動車
[3] 住友金属鉱山
[4] 出光興産
[5] TDK
[6] 村田製作所
[7] 出光興産 「欧州企業と全固体電池用高性能材料の共同開発」
[8] マクセル 「従来の2倍近いエネルギー密度を持つ全固体電池を製品化」
[9] 村田製作所 「全固体電池のモジュール化とワイヤレス給電を実現」
[10] マクセル 「セラミックパッケージタイプの硫化物系全固体電池「PSB041515L」を開発」
[11] 全固体電池、加熱で性能向上 東京工業大学
[12] 日産自動車 「全固体電池の量産に向けて1400億円投資」
[13] 東北大学の 「3Dプリンターと硬度可変の材料を活用した全固体電池の製造」
第7章 水素燃料電池
7-1 概説
[1] 概要
[2] 市場と経済性
7-2 燃料電池の種類、デザイン
[1] 燃料電池の燃料
[2] 構成要素
[3] 自動車用水素燃料電池
7-3 技術的課題
[1] コスト
[2] 温度管理
[3] 水と空気の管理 (PEMFCの場合)
7-4 耐久性、耐用年数、セルの種類による特別な要件
[1] リン酸型燃料電池(PAFC)
[2] 固体酸型燃料電池(SAFC)
[3] アルカリ燃料電池(AFC)
[4] 高温型燃料電池
[5] モルテン・カーボネイト型燃料電池(MCFC)
[6] 蓄電型燃料電池
7-5 定置型(ステーション型)蓄電池
7-6 主要な燃料電池の効率
[1] 理論上の最大効率
[2] 実証実験
7-7 応用例
[1] 電力
[2] コージェネレーション
[3] 燃料電池電気自動車(FCEV)
[4] 燃料電池バス
[5] 燃料電池フォークリフト(燃料電池リフトトラック)
[6] 二輪車・自転車
[7] 航空機
[8] 燃料電池ボート
[9] 潜水艦
[10] ポータブル電源システム/マイクロ燃料電池
7-8 その他のアプリケーション
[1] 分散型発電システム/非常用電源システム
[2] 燃料補給ステーション
7-9 研究開発動向
7-10 参入企業・団体動向
[1] ENEOS/トヨタ自動車 「水素の製造・供給で協業」
[2] トヨタ自動車 「NZで燃料電池車を現地企業8社と共同開発」
[3] パナソニック 「純水素型燃料電池」
[4] JR東日本が日本初の水素列車を公開、30年後に実用化へ
[5] 山梨大学 「欧州2大学と水素燃料電池の共同研究を実施」
第8章 重力電池
8-1 概要
8-2 機構・構成要素
8-3 種類別特性
[1] 大規模重力電池
[2] 小規模重力電池
8-4 環境への影響
第9章 家庭用燃料電池
9-1 概要
9-2 用途
第10章 使用済みEVバッテリーの再利用
10-1 概説
10-2 事例
[1] 日産自動車 「EV使用済みバッテリーを工場の電力源として利用するシステムを導入」
他
第11章 スーパーキャパシタ/ウルトラキャパシタ
11-1 概説
[1] 概要
[2] 他の蓄電技術との比較
11-2 経過・発展過程
11-3 設計
[1] 基本設計
[2] 電気二重層キャパシタ
[3] 電気化学的擬似静電容量
[4] 電位分布
11-4 種類
11-5 特性・材料
[1] 電極
[2] 電気二重層キャパシタ用電極
[3] 活性炭
[4] 活性炭繊維
[5] 炭素エアロゲル
[6] 炭化物由来炭素
[7] グラフェン
[8] カーボンナノチューブ
[9] 擬似キャパシタ用電極
[10] 金属酸化物
[11] 導電性高分子
[12] ハイブリッドキャパシタ用電極
[13] 複合電極
[14] 電池型電極
[15] 非対称電極(擬似EDLC)
11-6 電解質
11-7 電気的パラメータ
11-8 エネルギー容量
11-9 寿命
[1] 自己放電
[2] 充電後の電圧緩和
[3] 極性
11-10 標準規格
11-11 用途
[1] 一般
[2] グリッドパワーバッファー
[3] 低電力機器の電力バッファ
[4] 風力発電機のピッチシステム付きローター
[5] 電圧安定化装置
[6] マイクログリッド
[7] エネルギーハーベスティング
[8] 医療用
[9] 輸送
[10] 軍事分野
[11] 自動車関連
[12] バス・路面電車
[13] 鉄道
[14] クレーン、フォークリフト、トラクター
[15] ライトレールと路面電車
[16] バス関連
[17] モーターレース
[18] ハイブリッド電気自動車
[19] ゴンドラ
11-12 開発状況
11-13 市場
第12章 充電システム
12-1 概説
[1] 概要
[2] 充電効率
[3] 高速充電
[4] 簡易充電器
[5] 充電制御
[6] 充電ステーション
[7] バッテリースワップ/バッテリースワップステーション
[8] ネットワーク充電
[9] ワイヤレス給電 概況・近況
[10] EV用の非接触給電装置に関する実証実験動向
[11] ワイヤレス給電の標準仕様
[12] IoTによる充電スタンド電力量の制御
12-2 開発経過
12-3 伝送方式
12-4 車載バッテリー・バックアップシステム
12-5 EV用無線給電技術の実証実験動向
[1] UL Japan 「EV用無線給電技術の実証実験」
[2] 総務省情報通信審議会 「85kHz帯を用いたEV用無線給電技術」の答申
12-6 EVおよび交通機関向け応用・実装
[1] 据え置き型
[2] 電気輸送システム(オンライン電気自動車(OLEV)
[3] 電気自動車供給装置(EVSE)
12-7 ワイヤレス(無線)給電技術の基礎研究と標準仕様を巡る動き
12-8 国際標準
[1] 概説
[2] Society of Automotive Engineers(SAE)International
[3] CharIN Association
[4] 関連規格
12-9 研究動向
12-10 関連団体
[1] Wireless Power Consortium(ワイヤレスパワーコンソーシアム)
12-11 注目プロジェクト/注目参入企業動向
[1] スカニア(スウェーデン)/エーオン(ドイツ)
[2] ニチコン
[3] WiTricity
[4] 四国電力、マンションでEVの個人向け充電サービスを提供へ
第13章 蓄電システム
13-1 住宅用ハイブリッド蓄電システム
[1] エクソル 「蓄電池の増設や後付けが可能な住宅用ハイブリッド蓄電システム」
13-2 CIS太陽電池
[1] 産業技術総合研究所/トヨタ 「曲げられるCIS太陽電池で世界最高の変換効率を達成」
13-3 蓄電池産業
[1] 概況
[2] 高まる鉱物資源の安全保障リスク
[3] グリーンイノベーション基金
[4] 国内蓄電池産業の環境改善
[5] 関西蓄電池人材育成コンソーシアム
[6] 蓄電池の持続可能性
[7] 政府 「蓄電池産業戦略の概要案を公表」
[8] 蓄電池の安全性確保とCFPの算定
13-4 蓄電池の持続可能性
[1] 経済産業省 「蓄電池の持続可能性を確保する新制度の検討を開始」
[2] J-POWER 「燃料電池のガス精製技術の開発」
[3] 蓄電池の企画・EPC(調達・設計・施工)・最適運用
13-5 蓄電池の高精度な自動充放電計画
[1] JFEエンジニアリング/アーバンエナジー 「マルチユースEMS(エネルギー管理システム)」の共同開発
13-6 燃料電池複合発電
[1] NEDO)と大崎クールジェン 「低炭素石炭火力発電技術の確立に向け、高濃度石炭由来水素を利用した「燃料電池複合発電」を開発」
13-7 CO2バッテリー
[1] エナジードーム 「CO2バッテリー」
13-8 自家発電制度/セルフコミッショニング+蓄電池による再生可能エネルギー事業
[1] 日立、「セルフコミッショニング+蓄電池」で再生可能エネルギーをムダなく活用、複数拠点でエネルギーマネジメント事業を展開
13-9 建設現場における燃料電池発電によるCO2排出抑制
[1] デンヨー 「建設現場に適したCO2を出さない燃料電池発電装置」
13-10 活発化するEV用固体電池の本格量産/電解質は半固体系が主流に
[1] 青島能源発展有限公司 「セラミック(酸化物系材料)と樹脂を組み合わせた複合材料を固体電解質として使用した製品を提供」
[2] WeLion New Energy 「半固体電池の量産工場の着工を発表」
[3] その他、EV用電池メーカーの動き
[4] 全固体電池の採用を先延ばしする日本の自動車メーカー
[5] 村田製作所/三菱商事 「国内最大級70MWの太陽光発電を「仮想PPA」で協業」
[6] 経済産業省 「太陽光発電設備の有効活用策として発電施設に蓄電池を設置することを推奨するためのルール整備」
[7] 日立、「セルフコミッショニング+蓄電池」で再生可能エネルギーをムダなく活用、複数拠点でエネルギーマネジメント事業を展開
[8] ヤマト運輸/商船三井 「EV用カートリッジ型電池を開発」
[9] ファーウェイ・ジャパン 「オフグリッド蓄電システム/2022年に日本市場参入」
[10] ENEOS 「静岡に再生可能エネルギーや水素など次世代エネルギー拠点を計画」
[11] NEDO)と大崎クールジェン 「低炭素石炭火力発電技術の確立に向け、高濃度石炭由来水素を利用した「燃料電池複合発電」を開発」
[12] 東芝 「透過型Cu2O太陽電池の発電効率で世界記録を達成」
[13] トヨタ自動車、デンソー、三菱化学など 「次世代電池の共同開発」
