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次世代蓄電システム


 ポストリチウムイオン二次電池(LIB)として、資源が豊富なナトリウムを用いたナトリウムイオン二次電池(NIB)についての開発が進んでいます。また、安全性の高いマグネシウム二次電池や、高エネルギー密度化を目的とした金属−空気電池も有力な候補の一つとして研究されています。その他、電力貯蔵用定置型システムとしてレドックスフロー電池が実証検討されています。
 さらに蓄電目的として、瞬間的な電力低下を防ぐ補償電源、自動車などのエネルギー回生システム用の電源として利用される電気化学キャパシタが期待されています。負極が電池反応で正極が電気二重層型のハイブリッドキャパシタや、メタルフリーのプロトン型レドックスキャパシタは、現行の電気二重層キャパシタに比べて大容量化が可能となるため、より広い用途に展開されることが予想されます。
 本書は、次世代蓄電システムとしての次世代二次電池や、電気化学キャパシタについて現状の研究事例をまとめました。


    □体裁 A4判 231ページ
    □価格 本体72,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2015年3月

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章 目 次

第1章 次世代蓄電池
第2章 次世代キャパシタ
第3章 特許出願動向


詳 細 目 次

 
第1章 次世代蓄電池 1
 1.1 ナトリウムイオン二次電池(NIB) 1
  1.1.1 低融点溶融塩を用いた Na/NaCrO2二次電池 1
  1.1.2 層状酸化物と新規鉄系材料を正極に利用したNIB 7
   (1) 新規正極材料 8
   (2) ハードカーボン系負極 18
   (3) 負極の改良 19
  1.1.3 硫化物を正極に利用したNIB 25
  1.1.4 Mn酸化物単結晶ナノワイヤーを正極に利用したNIB 28
  1.1.5 リン酸系正極材を正極に利用したNIB 29
   (1) 鉄含有複合リン酸フッ化物系正極材 30
   (2) Na2FeP2O7系正極材 31
   (3) ガラス-セラミックス法によるNa2-xFe1+x/2P2O7/C系正極材 32
   (4) ゾル-ゲル法によるNa4Co3(PO4)2P2O7系正極材 33
   (5) Na2MnP2O7、Na2CuP2O7、NaCuPO4を用いた正極材 34
  1.1.6 プルシアンブルーやプルシアンイエローなどを正極に用いたNIB 40
  1.1.7 有機系ロジゾン酸二ナトリウムを正極に利用したNIB 46
  1.1.8 NIB用負極材料 47
   (1) α-MoO3系負極材 47
   (2) カーボンナノチューブを有する負極材 48
   (3) SnO2およびSnO2@MWCNTナノコンポジット系負極材 50
   (4) Snナノロッドを利用した負極材 52
   (5) リン単体を利用した負極材 55
  1.1.9 ガラスセラミック固体電解質 58
  1.1.10 低コストの二次電池 59
 1.1 引用文献 59
 1.2 リチウム(Li)−空気電池 62
  1.2.1 有機系電解質を用いるLi−空気電池 62
   (1) ポリマー電解質を用いた系 62
   (2) イオン性液体から成る電解液系 65
   (3) イオン性液体/カーボンナノチューブ架橋構造体(CNG)からなる系 71
  1.2.2 水溶液系電解質を用いるLi−空気電池 77
  1.2.3 ハイブリッド電解液を用いたLi−空気電池 78
   (1) 固体電解質隔膜にLISICON膜を用いる系 78
   (2) 陽イオン交換膜を隔膜に用いる系 81
   (3) La・Li・Ti系セラミックを隔膜に用いる系 82
  1.2.4 空気極の検討 84
   (1) 空孔分布の異なる炭素材を用いた空気極 84
   (2) 空気極集電体の腐食の抑制 84
   (3) 空気極における放電生成物の解析 86
   (4) ハイブリッド電解液系の空気極 88
   (5) 膨張化炭素繊維を空気極に用いたLi−空気電池 90
   (6) グラフェンナノシート空気極 93
   (7) リチウムランタンチタン酸化物系固体電解質を利用 98
 1.2 引用文献 99
 1.3 亜鉛−空気電池とその他 101
  1.3.1 イオン交換樹脂で被覆した電極 103
  1.3.2 イオン透過性のゲル電解質で被覆した電極 104
  1.3.3 亜鉛−空気電池用正極の検討 α-MnO2およびδ-MnO2触媒 106
  1.3.4 貴金属触媒を使わないハイブリッド系触媒 108
   (1) 一次電池としての検討 111
   (2) 二次電池としての検討 111
  1.3.5 その他 112
   (1) アルミニウム−空気電池 112
   (2) カルシウム−空気電池 112
 1.3 引用文献 114
 1.4 ペロブスカイト型空気極 115
  1.4.1 RP型層状ペロブスカイト酸化物、LaSr3Fe3O10 115
  1.4.2 ペロブスカイトナノ粒子、nsLaNiO3 118
  1.4.3 金属−空気二次電池用新規触媒、Sm0.5Sr0.5CoO3-δ 120
  1.4.4 Pt担持/置換LaMnO3を用いたガス拡散電極および空気電池 122
 1.4 引用文献 127
 1.5 マグネシウム電池 128
  1.5.1 マグネシウム燃料電池 128
   (1) 難燃マグネシウム負極 128
   (2) マグネシウム・エネルギー社会 130
   (3) マグネシウム−空気電池を用いた非常用電源 132
    A. 古河電池の蓄電池 132
    B. エイアールブイの蓄電池 134
    C. 日本バルカーの畜電池 135
  1.5.2 マグネシウム二次電池 137
   (1) アルキルマグネシウム錯体/エーテル系電解液 138
   (2) アルキルマグネシウム錯体を含むイオン液体 138
   (3) イオン交換されたMgFeSiO4を正極活物質 140
  1.5.3 多価イオン電池 144
 1.5 引用文献 142
 1.6 レドックスフロー電池 146
  1.6.1 原理と構成 146
  1.6.2 レドックスフロー電池と材料 146
   (1) 電解液 146
   (2) 隔膜 149
   (3) 電池セル、セルスタックと双極板 151
  1.6.3 実証実験 154
  1.6.4 アントラキノン誘導体(AQ)−HBr系レドックスフロー電池 156
 1.6 引用文献 157
第2章 次世代キャパシタ 158
 2.1 電気二重層キャパシタ(EDLC) 158
  2.1.1 キャパシタ電極に用いられる活性炭 158
   (1) 活性炭の基本特性 158
   (2) ヤシ殻活性炭を用いたEDLC 161
  2.1.2 非水電解液を用いたEDLC 163
   (1) 集電体の改善−表面に非絶縁性の酸化物膜を形成したアルミニウム 163
   (2) ゼオライトを添加した非水電解液 165
  2.1.3 水系電解液を用いたEDLC 166
  2.1.4 カーボンナノチューブ電極 169
   (1) カーボンナノチューブ電極の構造 169
   (2) 抄紙成型によるカーボンナノチューブ電極の製造 170
  2.1.5 ナノカーボン材料のEDLCへの適用 173
   (1) カーボンナノコイル(CNC)の応用 173
   (2) Arc-black(AcB)およびCarbon nano-balloon(CNB)の応用 175
 2.1 引用文献 177
 2.2 ハイブリッドキャパシタ 179
  2.2.1 リチウムイオンキャパシタ(LIC) 179
   (1) 大容量化 181
    A. サイクル特性の向上 181
    B. ハイレート特性の低下抑制 182
   (2) 高エネルギー密度化 184
    A. 高エネルギー密度LIC用負極 184
    B. 高容量および高エネルギー密度LIC用正極 189
    C. 内部抵抗が小さくガス発生のないLIC 191
  2.2.2 ナトリウムイオンキャパシタ 195
   (1) リチウムイオンキャパシタとの比較 196
   (2) ナトリウム溶融塩を主体とした電解質 198
   (3) 多孔体集電体の適用 202
 2.2 引用文献 205
 2.3 レドックスキャパシタ 206
  2.3.1 メタルフリーのプロトン型レドックスキャパシタ 206
  2.3.2 ハロゲンレドックスを利用した電気化学キャパシタ 210
 2.3 引用文献 212
第3章 特許出願動向 213
 3.1 次世代蓄電池の特許出願動向 213
  3.1.1 次世代二次電池の特許出願動向 213
  3.1.2 レドックスフロー電池の特許出願動向 214
 3.2 次世代キャパシタの特許出願動向 217
  3.2.1 次世代キャパシタ総合的な特許動向 217
   (1) 電気二重層キャパシタ 220
   (2) ハイブリッドキャパシタ 224
   (3) レドックスキャパシタ 228
第3章 引用文献 231

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