書籍

■監修者

櫻井　庸司　　豊橋技術科学大学名誉教授

■執筆者（掲載順）

櫻井　庸司　　豊橋技術科学大学名誉教授

西村　真一　　東京大学　大学院工学系研究科　主任研究員

山田　淳夫　　東京大学　大学院工学系研究科　教授

マセセ タイタス　　

　　　　　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　主任研究員

カニョロ ゴドゥウィリ ビティ　　

　　　　　　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　特別研究員

石田　直哉　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　主任研究員

嵯峨根史洋　　静岡大学　工学部　准教授

福塚　友和　　名古屋大学　工学部　教授

宇賀田洋介　　横浜国立大学　大学院工学研究院　助教

獨古　　薫　　横浜国立大学　大学院工学研究院　教授

金村　聖志　　東京都立大学　都市環境学部　特別先導教授

藪内　直明　　横浜国立大学　大学院工学研究院　教授

栄部比夏里　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　首席研究員／

　　　　　　　九州大学　先導物質化学研究所　教授

石川　正司　　関西大学　化学生命工学部　教授

殿納屋　剛　　関西大学　大学院理工学研究科

松井由紀子　　関西大学　先端科学技術推進機構　研究員

撹上　健二　　株式会社ADEKA　環境・エネルギー材料研究所環境・エネルギー材料研究室

　　　　　　　課長・バッテリースペシャリスト兼テーマリーダー

矢野　　亨　　株式会社ADEKA　環境・エネルギー材料研究所

　　　　　　　環境・エネルギー材料研究室　室長

西岡　季穂　　大阪大学　大学院基礎工学研究科附属

　　　　　　　太陽エネルギー化学研究センター　特別研究員

中西　周次　　大阪大学　大学院基礎工学研究科附属

　　　　　　　太陽エネルギー化学研究センター　教授

松本　一彦　　京都大学　大学院エネルギー科学研究科　准教授

黄　　珍光　　京都大学　大学院エネルギー科学研究科　助教

萩原　理加　　京都大学　大学院エネルギー科学研究科　教授

梶原　剛史　　FDK 株式会社　新事業開発本部基盤技術統括部電池開発部開発一課　主任

夘野木昇平　　FDK 株式会社　新事業開発本部基盤技術統括部電池開発部開発一課

安岡　茂和　　FDK 株式会社　新事業開発本部基盤技術統括部技術戦略室　室長

井手本　康　　東京理科大学　副学長/ 創域理工学部　教授

北村　尚斗　　東京理科大学　創域理工学部　准教授

木須　一彰　　東北大学　金属材料研究所　助教

折茂　慎一　　東北大学　材料科学高等研究所　所長／金属材料研究所　教授／

　　　　　　　大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

　　　　　　　物質構造化学研究所　客員教授

森田　昌行　　京都大学　産官学連携本部　特任教授

小久見善八　　京都大学名誉教授／産官学連携本部　特任教授

安部　武志　　京都大学　大学院工学研究科　教授

盛満　正嗣　　同志社大学　大学院理工学研究科　教授

宮崎　晃平　　京都大学　大学院工学研究科　准教授

宇井　幸一　　岩手大学　理工学部　准教授

津田　哲哉　　千葉大学　大学院工学研究院　教授

知久　昌信　　大阪公立大学　大学院工学研究科　准教授

鈴木　耕太　　東京工業大学　科学技術創成研究院全固体電池研究センター　准教授

菅野　了次　　東京工業大学名誉教授／

　　　　　　　科学技術創成研究院全固体電池研究センター　特命教授

稲熊　宜之　　学習院大学　理学部　教授

山本　和広　　学習院大学　理学部　EF 共同研究員

勝又　哲裕　　東海大学　理学部　教授

森　　大輔　　三重大学　大学院工学研究科　准教授

三浦　　章　　北海道大学　工学部　准教授

忠永　清治　　北海道大学　工学部　教授

木村　謙斗　　東京農工大学　大学院工学研究院　助教

富永　洋一　　東京農工大学　大学院工学研究院　教授

守谷　　誠　　静岡大学　学術院理学領域　准教授

松本　　一　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　上級主任研究員

太田　鳴海　　国立研究開発法人物質・材料研究機構

　　　　　　　エネルギー・環境材料研究センター　電池材料分野固体電池材料グループ

　　　　　　　主幹研究員

作田　　敦　　大阪公立大学　大学院工学研究科　准教授

本橋　宏大　　大阪公立大学　大学院工学研究科　助教

辰巳砂昌弘　　大阪公立大学　学長

林　　晃敏　　大阪公立大学　大学院工学研究科　教授

岡田　重人　　九州大学名誉教授／グリーンテクノロジー研究教育センター　特任教授

猪石　　篤　　九州大学　先導物質化学研究所　助教

本間　　剛　　長岡技術科学大学　工学部　教授

山本健太郎　　奈良女子大学　研究院工学系　准教授

内本　喜晴　　京都大学　大学院人間・環境学研究科　教授

蒲生　浩忠　　豊橋技術科学大学／

　　　　　　　現・国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　研究員

引間　和浩　　豊橋技術科学大学　工学部　助教

松田　厚範　　豊橋技術科学大学　工学部　教授

櫻井　芳昭　　地方独立行政法人大阪産業技術研究所　和泉センター　研究管理監

長谷川泰則　　地方独立行政法人大阪産業技術研究所　応用材料化学研究部　主任研究員

園村　浩介　　地方独立行政法人大阪産業技術研究所　応用材料化学研究部　主任研究員

村上　修一　　地方独立行政法人大阪産業技術研究所　電子・機械システム研究部　研究室長

佐藤　和郎　　地方独立行政法人大阪産業技術研究所　電子・機械システム研究部　主幹研究員

棟方　裕一　　東京都立大学　大学院都市環境科学研究科　助教

奥村　豊旗　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　主任研究員

竹内　友成　　国立研究開発法人産業技術総合研究所

　　　　　　　エネルギー・環境領域電池技術研究部門　上級主任研究員

稲田　亮史　　豊橋技術科学大学　大学院工学研究科　教授

古川　一揮　　マクセル株式会社　新事業統括本部　技師

山田　將之　　マクセル株式会社　新事業統括本部　部長

加藤　彰彦　　FDK 株式会社　全固体電池事業推進室　シニアディレクター

由良　幸信　　日本ガイシ株式会社　研究開発本部DS 開発統括部DS 開発3 部

　　　　　　　グループマネージャー

松田　翔一　　国立研究開発法人物質・材料研究機構　エネルギー・環境材料研究センター

　　　　　　　電池材料分野電気化学スマートラボチーム　チームリーダー

杉山　　純　　一般財団法人総合科学研究機構　中性子科学センター

　　　　　　　サイエンス・コーディネーター

序論　ポストリチウムイオン二次電池の研究開発動向　《櫻井　庸司》

　1　はじめに

　2　ポストリチウムイオン二次電池の分類

　3　研究開発の方向性と最近の動向

　4　おわりに

第1編　液体電解質系次世代型イオン電池

第1章　Naイオン電池　《西村　真一，山田　淳夫》

　1　Liイオン電池と Naイオン電池

　2　正極材料

　3　負極材料

　4　電解液

第2章　カリウムイオン二次電池の研究開発

　《マセセ　タイタス，カニョロ　ゴドゥウィリ　ビティ，石田　直哉》

　1　序論

　2　電池材料の開発動向と展望

　3　結論

第3章　多価イオン電池　《嵯峨根　史洋，福塚　友和》

　1　はじめに

　2　多価イオン系電池の概要

　3　金属電極の反応

　4　各種多価イオン系電池

第2編　金属を負極に用いた高エネルギー密度液体電解質系二次電池

第1章　Li金属負極系

　第1節　リチウム塩濃厚電解液の特性とリチウム金属負極の可逆性向上　《宇賀田　洋介，獨古　薫》

　1　濃厚電解液

　2　リチウム金属負極の可逆性

　3　リチウム金属の電極電位

　4　濃厚電解液の低極性溶媒による希釈効果

　5　まとめと今後の展望

　第2節　3DOMセパレータ・Li表面改質による Li析出形態・負極特性改善　《金村　聖志》

　1　はじめに

　2　セル内の電流分布

　3　セパレータの影響

　4　Li金属表面での電流分布の均一化

　5　Li金属負極の可逆性と3DOMセパレータ

　6　リチウム金属二次電池（液系電解質）

　7　おわりに

　第3節　多電子反応を利用する高容量 Li過剰型カチオン不規則岩塩型正極材料　《藪内　直明》

　1　はじめに

　2　リチウム過剰バナジウム系カチオンレドックス材料

　3　リチウム過剰マンガン系カチオン・アニオンレドックス材料

　4　おわりに

　第4節　多電子反応可能な高容量金属硫化物系正極　《栄部　比夏里》

　1　背　景

　2　硫黄電極の課題と金属多硫化物

　3　金属多硫化物の特性

　第5節　硫黄をミクロ多孔性カーボンに担持した正極によるリチウム硫黄電池

　《石川　正司，殿納屋　剛，松井　由紀子》

　1　はじめに

　2　硫黄種の溶解に対する対策

　3　AZCの合成とLi硫黄電池への応用

　4　おわりに

　第6節　硫黄変性ポリアクリロニトリル（SPAN）正極を用いたLi/硫黄二次電池

　《撹上　健二，矢野　亨》

　1　はじめに

　2　硫黄系活物質

　3　硫黄変性ポリアクリロニトリル（Sulfurized Polyacrylonitrile: SPAN）

　4　ADEKAのSPAN（アデカアメランサ SAMシリーズ）

　5　Li-S（硫黄系正極 ||Li金属負極）電池へのSPANの適用

　6　世界最軽量二次電池への挑戦

　7　SPAN正極 || Li金属負極パウチセルの安全性

　8　ポスト LIB材料としての期待

　9　おわりに

　第7節　非水系リチウム酸素電池の実用化へ向けた課題と対応策　《西岡　季穂，中西　周次》

　1　はじめに

　2　活性酸素種の発生

　3　不純物ガスの影響

　4　炭素正極の酸化分解

　5　電解液における課題

　6　正極反応が負極に及ぼす影響

　7　将来展望

第2章　Na金属負極系・水素吸蔵合金負極系

　第1節　イオン液体電解質を用いた金属ナトリウム二次電池　《松本　一彦，黄　珍光，萩原　理加》

　1　はじめに

　2　イオン液体と金属ナトリウム負極の析出溶解挙動

　3　金属ナトリウム二次電池のサイクル特性

　4　おわりに

　第2節　水素 /空気二次電池の開発 　《梶原　剛史，夘野木　昇平，安岡　茂和》

　1　はじめに

　2　水素 /空気二次電池の構成と作製方法

　3　開発事例の紹介

　4　おわりに

第3章　Mg金属負極系・Ca金属負極系

　第1節　マグネシウム二次電池用スピネル正極材料の合成・評価　《井手本　康，北村　尚斗》

　1　はじめに

　2　αMgCo1.5Mn0.5O4-（1-α）Mg（Mg 0.33V1.57Ni0.1）O4スピネル型固溶体

　3　Mg-（V，M）系スピネル酸化物

　4　Mg-Fe系スピネル型正極材料

　5　Mg-Mn系スピネル型正極材料の表面修飾

　6　今後の展開

　第2節　カルシウム蓄電池材料としての錯体水素化物：ハロゲンフリー電解液

　《木須　一彰，折茂　慎一》

　1　はじめに

　2　電池材料としての錯体水素化物

　3　カルシウム蓄電池用電解質としての錯体水素化物

　4　クロソ系錯体水素化物を用いたカルシウム蓄電池用電解液

　5　まとめ

第4章　Zn金属負極系

　第1節　亜鉛空気二次電池～RISING2プロジェクトにおける研究開発成果

　《森田　昌行，小久見　善八，安部　武志》

　1　はじめに

　2　亜鉛空気二次電池（ZAB）の特徴

　3　実用電池開発のための技術課題とその解決策

　4　RISING2での研究開発の目標と成果の概要

　5　おわりに

　第2節　空気二次電池用正極材料の開発 　《盛満　正嗣》

　1　はじめに

　2　酸化物系二元機能酸素触媒

　3　酸素触媒NBRO・MBRO

　4　正極（空気極）

　5　おわりに

　第3節　亜鉛金属二次電池の正極材料 　《宮崎　晃平》

　1　亜鉛金属負極電池の正極材料

　2　H＋インサーション型

　3　Zn2＋インサーション型

　4　アニオン黒鉛層間化合物型

　5　まとめ

第5章　Al金属負極系

　第1節　イオン液体電解質を用いた Al金属二次電池 　《宇井　幸一，津田　哲哉》

　1　はじめに

　2　AlCl3系イオン液体のイオン種

　3　AlCl3系イオン液体の物性と電気化学的挙動

　4　イオン液体を電解質に用いる Al金属二次電池の設計指針

　5　アルミニウム－硫黄二次電池

　6　まとめ

　第2節　挿入・脱離型正極を用いた Al金属二次電池 　《知久　昌信》

　1　はじめに

　2　酸化バナジウム正極

　3　酸化マンガン正極

　4　アルミニウム二次電池用部材

　5　今後の展望

第3編　全固体電池の要素技術

第1章　各種固体電解質の材料特性

　第1節　硫化物系固体電解質 　《鈴木　耕太，菅野　了次》

　1　緒　言

　2　硫化物系リチウムイオン導電体

　3　硫化物系全固体リチウム電池の研究開発

　4　今後の展望

　第2節　酸化物系固体電解質 　《稲熊　宜之，山本　和広，勝又　哲裕，森　大輔》

　1　はじめに

　2　NASICON型Li固体電解質

　3　ペロブスカイト型固体電解質，La2/3－xLi3x □1/3－2xTiO3

　4　ガーネット型固体電解質

　5　LiTa 2PO8

　6　孤立した酸素酸イオンを含む固体電解質

　第3節　ハロゲン化物系固体電解質 　《三浦　章，忠永　清治》

　1　歴　史

　2　結晶構造

　3　合成法

　4　全固体電池

　5　まとめと展望

　第4節　ドライポリマー系固体電解質 　《木村　謙斗，富永　洋一》

　1　はじめに

　2　ポリエーテル系電解質の特性

　3　ポリマー構造の最適化とスルホニルイミド系塩の利用

　4　デカップリング型イオン伝導の可能性

　5　シングルイオン伝導体

　6　塩濃厚型ポリマー電解質

　7　おわりに

　第5節　有機分子結晶系固体電解質 　《守谷　誠》

　1　はじめに

　2　分子結晶電解質

　3　まとめ

　第6節　柔粘性結晶系固体電解質 　《松本　一》

　1　はじめに

　2　柔粘性結晶の相転移挙動

　3　電池電解質への応用

　4　おわりに

第2章　Li系全固体電池の特性

　第1節　全固体 Li二次電池用多孔質 Si負極 　《太田　鳴海》

　1　はじめに

　2　充放電時に体積変化を経験する負極活物質の課題

　3　充放電時に体積変化を経験する負極活物質のサイクル安定化

　4　おわりに

　第2節　硫黄系正極を用いた全固体二次電池　《作田　敦，本橋　宏大，辰巳砂　昌弘，林　晃敏》

　1　はじめに

　2　硫黄系正極の魅力

　3　硫黄系正極の一般的課題

　4　全固体電池用硫黄系正極の開発例と高性能化のポイント

　5　全固体電池用リチウム金属負極研究の進展

　6　まとめと展望

第3章　Na系全固体電池の特性

　第1節　全固体 Naイオン対称電池 　《岡田　重人，猪石　篤》

　1　全固体電池の課題と Na系全固体電池への期待

　2　界面抵抗低減の戦略

　3　まとめ

　第2節　結晶化ガラスを用いた酸化物系全固体ナトリウムイオン電池 　《本間　剛》

　1　はじめに

　2　Na2FeP2O7結晶化ガラスを用いた全固体電池の作製

　3　レーザー照射による正極活物質の局所溶融

　4　ガラス形成酸化物の少ない酸化物におけるレーザー照射

　5　まとめ

第4章　ハロゲン化物系全固体電池の特性

　第1節　全固体フッ化物イオン電池 　《山本　健太郎，内本　喜晴》

　1　全固体フッ化物イオン二次電池の特徴と課題

　2　金属 /金属フッ化物正極材料

　3　金属酸化物正極材料

　4　金属酸化物インターカレーション正極材料

　5　おわりに

　第2節　全固体塩化物・臭化物電池 　《猪石　篤》

　1　フッ化物イオン移動型電池の現状

　2　塩化物イオン移動型電池・臭化物イオン移動型電池の現状

　3　全固体塩化物・臭化物電池

　4　おわりに

第4編　各種プロセス技術および電池作製技術

第1章　固体電解質の短時間合成・シート化技術

　第1節　硫化物系固体電解質の液相合成 　《蒲生　浩忠，引間　和浩，松田　厚範》

　1　はじめに

　2　懸濁液合成

　3　溶液合成

　4　有機溶媒の選択

　5　可溶化剤，反応剤の導入

　6　低コスト化

　第2節　貫通孔に硫化物系固体電解質を充填したフレキシブル電解質シート

　《櫻井　芳昭，長谷川　泰則，園村　浩介，村上　修一，佐藤　和郎》

　1　はじめに

　2　固体電解質シートの作製

　3　固体電解質シートの機械的特性評価

　4　シート型全固体電池の作製

　5　シート型全固体電池の充放電特性

　6　まとめ

　第3節　酸化物系固体電解質 /ポリマーコンポジット電解質膜 　《棟方　裕一》

　1　はじめに

　2　コンポジット電解質とは

　3　セラミック電解質を用いたコンポジット電解質

　4　電池の高エネルギー密度化へ向けた材料選択

　5　コンポジット電解質中のリチウムイオンの伝導経路

　6　構造制御されたセラミック電解質の適用

　7　おわりに

第2章　電極・電池作製技術

　第1節　低温焼結性固体電解質を用いた酸化物系全固体電池の試作　《奥村　豊旗，竹内　友成》

　1　はじめに

　2　LISICON型固体電解質

　3　ホウ酸塩系固体電解質

　4　酸化物系全固体電池の試作

　5　おわりに

　第2節　エアロゾルデポジション法による電池材料の常温高速成膜 　《稲田　亮史》

　1　緒　言

　2　成膜装置

　3　電池材料への AD法の適用例

　4　おわりに

第3章　メーカによる電池開発

　第1節　アルジロダイト型固体電解質を用いたマクセル小型全固体電池の開発

　　《古川　一揮，山田　將之》

　1　はじめに

　2　全固体電池の特徴

　3　アルジロダイト型固体電解質を用いた全固体電池の基礎評価

　4　実電池におけるアルジロダイト型固体電解質を用いた全固体電池の特性

　5　おわりに

　第2節　FDKにおける酸化物系焼結型全固体電池の開発 　《加藤　彰彦》

　1　はじめに

　2　全固体電池について

　3　SoLiCell®の構造

　4　5V級正極材料：ピロリン酸コバルトリチウム

　5　製造プロセス

　6　電池特性

　7　アプリケーションと今後の可能性

　8　おわりに

　第3節　日本ガイシにおける半固体電池 EnerCera ®の開発 　《由良　幸信》

　1　チップ型セラミックス二次電池　EnerCeraとは

　2　EnerCeraのキーテクノロジー

　3　EnerCeraのラインアップ

　4　EnerCeraを搭載したメンテナンスフリー IoTデバイス

　5　まとめ

第5編　電池材料の高速探索およびデータ科学を用いた評価

第1章　電解液のハイスループット・コンビナトリアル合成および評価

　《松田　翔一》

　1　はじめに

　2　蓄電池材料のハイスループット実験・計算

　3　電気化学自動実験ロボットを用いた電解液材料探索

　4　電気化学自動実験ロボットとデータ科学的手法の連携

　5　おわりに

第2章　機械学習を用いた組成に基づく固体電解質の探索法開拓　《鈴木　耕太，菅野　了次》

　1　緒　言

　2　結晶性固体電解質材料の設計指針と探索法

　3　結　言

第6編　新規解析・分析技術

第1章　放射光を用いた蓄電池反応の operando解析　《山本　健太郎，内本　喜晴》

　1　はじめに

　2　活物質 /電解質界面の計測手法

　3　リチウムイオンの挿入脱離に伴う活物質バルクの構造変化の計測手法

　4　リチウムイオン二次電池内部の反応分布解析

　5　おわりに

第2章　ミュオンスピン回転緩和法によるイオン拡散の解析 　《杉山　純》

　1　はじめに

　2　LixCoO2中の Li＋の自己拡散係数（DJLi）のオペランド測定

　3　まとめと今後

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