| 第１章 はじめに |
1 |
| １.１ 特許の抽出 |
1 |
| １.２ 最近の新聞情報から |
4 |
|
| 第２章 リチウム電池の種類と使われる負極材 |
8 |
| ２.１ リチウム金属電池 |
8 |
| ２.２ リチウムイオン電池 |
9 |
| ２.３ ポリマー電池 |
11 |
| ２.４ リチウム−空気電池 |
11 |
|
| 第３章 種々の負極材 |
13 |
| ３.１ 炭素系 |
13 |
| ３.１.１ 黒鉛・黒鉛化炭素材料 |
13 |
| ３.１.２ 非晶質・低結晶性炭素材料 |
32 |
| ３.１.３ 活性炭 |
46 |
| ３.１.４ ナノカーボン |
51 |
| ３.１.５ 複合炭素体 |
57 |
| ３.２ 金属 |
94 |
| ３.２.１ リチウム金属 |
94 |
| ３.２.２ その他の金属 |
103 |
| ３.３ 金属化合物・合金系 |
105 |
| ３.３.１ Si(ケイ素)系 |
105 |
| ３.３.２ Sn(スズ)系 |
122 |
| ３.３.３ Ti(チタン)系 |
129 |
| ３.３.４ バナジウム(V)系 |
143 |
| ３.３.５ ニオブ(Nb)系 |
146 |
| ３.３.６ モリブデン(Mo)、タングステン(W)系 |
146 |
| ３.３.７ ランタノイド系 |
149 |
| ３.３.８ 酸化鉄超微粒子 |
149 |
| ３.３.９ リン化合物 |
150 |
| ３.３.10 マンガン酸リチウム |
151 |
| ３.３.11 窒化物系 |
151 |
| ３.３.12 低温特性 |
155 |
| ３.４ 有機化合物系 |
156 |
| ３.４.１ 有機ラジカル化合物 |
156 |
| ３.４.２ 配位高分子錯体化合物 |
163 |
| ３.４.３ オルトキノン化合物 |
165 |
| ３.４.４ ポリフルオレン |
166 |
| ３.４.５ 導電性高分子 |
167 |
| ３.４.６ 有機高分子繊維を含む負極 |
168 |
| ３.４.７ 含フッ素重合体樹脂シート状活物質 |
169 |
| ３.４.８ 蓄電性ゴム |
170 |
| ３.５ 負極合剤 |
170 |
| ３.５.１ ポリフッ化ビニリデン(PVDF)系バインダー |
170 |
| ３.５.２ ポリイミド(PI)系バインダー |
172 |
| ３.５.３ ポリアクリル酸系バインダー |
180 |
| ３.５.４ カルボキシメチルセルロース(CMC)系バインダー |
183 |
| ３.５.５ 相互浸透型架橋ネットワーク |
185 |
| ３.５.６ 水性バインダー |
186 |
| ３.５.７ 非水系バインダー |
192 |
| ３.５.８ ガラス合材 |
195 |
| ３.５.９ フィラーの工夫 |
196 |
| ３.５.10 分散性の向上 |
199 |
| ３.５.11 可とう性の向上 |
202 |
| ３.５.12 その他の負極合材 |
203 |
|
| 第４章 負極材の製造方法 |
211 |
| ４.１ 物理気相成長法 |
211 |
| ４.１.１ ポーラス黒鉛ターゲットを用いた黒鉛粒子とアモルファスカーボンの同時形成 |
211 |
| ４.１.２ 溶剤溶解性基材上に形成する合金化活物質 |
212 |
| ４.１.３ 多層構造による微細シリコン薄膜の形成 |
212 |
| ４.１.４ 水蒸気雰囲気下で形成する空隙を含む活物質薄膜 |
213 |
| ４.１.５ Siとポリマーの共蒸着 |
213 |
| ４.１.６ 二次ドラムによる応力緩和 |
214 |
| ４.１.７ イオンプレーティング法による集電体−活物質界面層の形成 |
214 |
| ４.２ 化学気相成長(CVD)法 |
215 |
| ４.２.１ 黒鉛の改質 |
215 |
| ４.２.２ 垂直配向二層カーボンナノチューブ・バルク構造体の形成 |
215 |
| ４.２.３ 元素状のケイ素で被覆された炭素粒子の製造 |
217 |
| ４.２.４ 炭化シリコン薄膜の形成 |
217 |
| ４.２.５ 銅イオンとキレート結合を形成する形成基の導入 |
218 |
| ４.３ 溶射 |
219 |
| ４.４ ガスデポジション(GD)・エアロゾルデポジション(AD) |
220 |
| ４.５ 塗布、焼成 |
226 |
| ４.５.１ 撥水性物質による端面のダレ防止 |
226 |
| ４.５.２ 溶媒使用量の低減を目的とした高分子乳剤の焼成 |
226 |
| ４.５.３ 無溶媒塗布 |
227 |
| ４.５.４ 超臨界CO2による溶媒の除去 |
229 |
| ４.５.５ インクジェットによるパターン形成 |
229 |
|
| ４.５.６ 噴霧乾燥法 |
229 |
|
| ４.５.７ 活性酸化水素の除去方法 |
230 |
|
| ４.６ 圧延・プレス成形 |
230 |
| ４.６.１ 冷間プレス |
230 |
| ４.６.２ 金型の摩擦係数と硬度 |
231 |
| ４.６.３ 放電プラズマ焼結 |
232 |
| ４.６.４ 集電体への活物質の埋設 |
233 |
| ４.７ 転写 |
233 |
| ４.７.１ 活物質層の転写 |
233 |
| ４.７.２ 表面平滑層の形成 |
234 |
| ４.７.３ 負極表面の三次元形状化 |
234 |
| ４.７.４ 電極層の転写 |
235 |
| ４.８ めっき |
235 |
| ４.８.１ バインダー粒子を分散した合金めっき |
235 |
| ４.８.２ 不均化反応を利用した無電解めっき法 |
236 |
| ４.８.３ 集電体上のめっき基点からの活物質形成 |
237 |
| ４.８.４ 繊維状負極のめっき |
238 |
| ４.８.５ 前処理・表面改質 |
239 |
|
| ４.８.６ 炭素めっき |
239 |
|
| ４.９ 層構成・表面処理 |
241 |
| ４.９.１ プレコート |
241 |
| ４.９.２ 負極活物質上への積層 |
244 |
| ４.９.３ 活物質層の多層化 |
252 |
| ４.９.４ 表面処理 |
262 |
| ４.10 リチウムプレドープ |
270 |
| ４.10.１ 不可逆容量の低減 |
270 |
|
| ４.10.２ 急速充電と高いエネルギー容量が可能なプレドープ型蓄電素子 |
272 |
| ４.10.３ 酸化リチウムによる二酸化炭素の吸収 |
277 |
| ４.10.４ 正負両極へのドーピング |
277 |
| ４.10.５ 負極内へのリチウムアジドの添加 |
278 |
| ４.10.６ リチウムの付与量 |
279 |
|
| ４.11 メカノケミカル・メカニカルアロイング処理 |
280 |
| ４.11.１ 連続せん断装置 |
280 |
|
| ４.11.２ メカニカルアロイング処理による合金活物質の製造 |
281 |
| ４.11.３ メカノケミカル処理による親水化 |
282 |
| ４.11.４ 電解液との反応を抑制するためのハロゲン導入 |
283 |
| ４.11.５ 固体電解質中への電極活物質の分散 |
283 |
| ４.12 負極製造装置 |
284 |
| ４.12.１ 真空プロセス装置 |
284 |
|
| ４.12.２ スラリー塗布装置 |
289 |
| ４.12.３ リチウム金属の薄層化と保護層の堆積を連続して行う装置 |
291 |
| ４.12.４ 高温蒸気存在下で溶媒を除去する装置 |
292 |
| ４.12.５ 噴霧熱分解装置 |
294 |
| ４.12.６ エレクトロスピニング装置 |
295 |
| ４.12.７ リチウム吸蔵装置 |
296 |
|
| 第５章 負極材の形状・構造 |
299 |
| ５.１ 活物質の形状 |
299 |
| ５.１.１ 柱状活物質 |
299 |
| ５.１.２ 内部に空隙のある活物質 |
304 |
| ５.１.３ 金属酸化物粒子が金属に埋没した表面構造を持つ活物質粒子 |
305 |
| ５.１.４ 粒径と粒度分布 |
306 |
| ５.１.５ 粒径とBET比表面積 |
307 |
| ５.２ 活物質層の構造 |
307 |
| ５.２.１ 活物質層の分割 |
307 |
| ５.２.２ 活物質層の径 |
310 |
| ５.２.３ 活物質と集電体の厚み比 |
311 |
| ５.２.４ 空隙率の規定 |
311 |
| ５.２.５ BET比表面積の規定 |
311 |
| ５.２.６ 比表面積と厚み径 |
312 |
| ５.２.７ ハンダ耐熱性 |
312 |
| ５.２.８ 凹部に活物質を配置した導電性活物質層基体 |
313 |
| ５.２.９ ガス吸着剤の配置 |
314 |
| ５.２.10 負極活物質と正極活物質の比率 |
314 |
| ５.２.11 負極の最大利用効率 |
315 |
| ５.２.12 正極と同一組成の負極活物質 |
315 |
| ５.３ 保護膜・保持部材の形状 |
317 |
| ５.３.１ 繊維シートで脱落防止 |
317 |
| ５.３.２ アンカー部材で脱落防止 |
317 |
| ５.３.３ 電子伝導を保持する支持材料粉末 |
318 |
| ５.４ 電極構造 |
319 |
| ５.４.１ 捲回に関する工夫 センターピンの配置 |
319 |
| ５.４.２ 捲回型電池の終端部処理 |
319 |
| ５.４.３ 充放電特性の異なる負極の組み合わせ |
322 |
| ５.４.４ 内周部と外周部で異なる材質 |
323 |
| ５.４.５ 内周部と外周部で異なる配合 |
324 |
| ５.４.６ 集電体の粗面を外側に配置 |
324 |
| ５.４.７ 結着剤及び集電体を含まない構造 |
325 |
| ５.４.８ 多数のセルを平面に配置した集積型電源 |
325 |
| ５.４.９ 電極の千鳥状配列 |
325 |
| ５.４.10 正極・負極を並列配置 |
326 |
| ５.５ 電池構造 |
327 |
| ５.５.１ 活物質層の位置合わせが容易な電極構成 |
327 |
| ５.５.２ 保護外皮が設けられたリチウム・マイクロ電池 |
328 |
| ５.５.３ 糸型フレキシブル電池 |
328 |
|
| 第６章 集電体 |
330 |
| ６.１ 材料 |
330 |
| ６.１.１ アルミニウムを被覆した鋼箔 |
330 |
| ６.１.２ 導電性金属酸化物 |
330 |
| ６.１.３ 布基材集電体 |
331 |
| ６.１.４ 樹脂基材集電体 |
331 |
| ６.２ 形状 |
332 |
| ６.２.１ 孔、突出部を有する集電体 |
332 |
| ６.２.２ 発泡金属 |
332 |
| ６.２.３ 多孔質支持体 |
334 |
| ６.２.４ 空隙を有するように導電性粒子が結合した集電体 |
335 |
| ６.２.５ 繊維電極 |
335 |
| ６.２.６ 角柱形中空部が集積された集電体 |
337 |
| ６.３ 集電体の加工 |
338 |
| ６.３.１ 炭素被覆 |
338 |
| ６.３.２ 導電性樹脂層の形成 |
340 |
| ６.３.３ 防錆層の形成 |
340 |
| ６.３.４ 熱処理により結晶子を大型化した集電体 |
340 |
| ６.３.５ Cr微粒子層と銅めっき層を形成した銅箔 |
340 |
| ６.３.６ 化学的表面処理 |
341 |
| ６.３.７ 表面粗さよりも薄い高分子層の形成 |
341 |
| ６.３.８ 内部応力の調節 |
342 |
| ６.３.９ 活物質層未形成部分に酸化物層を形成した負極集電体 |
342 |
| ６.３.10 突起製造法 |
343 |
| ６.３.11 突起部の配列 |
345 |
| ６.３.12 突起部のメッキ |
347 |
| ６.４ 集電体物性 |
348 |
| ６.４.１ 銅の結晶構造 |
348 |
| ６.４.２ 比例限度の規定 |
348 |
|
| 第７章 安全性 |
349 |
| ７.１ 過電流遮断機能部位の形成 |
349 |
| ７.１.１ 多孔質集電体の溶解による導通消失 |
349 |
| ７.１.２ 粒子嵌入による集電体の局所的薄膜化 |
349 |
| ７.１.３ 低融点負極活物質を用いた熱暴走の防止 |
350 |
| ７.２ 櫛型集電体による電流集中の防止 |
350 |
| ７.３ 導電経路の遮断 |
351 |
| ７.３.１ 金属被覆高分子材料による導電ネットワークの切断 |
351 |
| ７.３.２ リチウム−アルミニウム−銅合金の溶解による過放電防止 |
352 |
| ７.３.３ 熱可塑性樹脂の溶融による活物質表面の不活性化 |
352 |
| ７.３.４ 低融点ワックスによる導電経路の遮断 |
353 |
| ７.４ 正の抵抗温度特性をもつPTC素子 |
353 |
| ７.５ 酸化アルミニウム放熱材 |
354 |
| ７.６ 耐熱性の向上 |
354 |
| ７.６.１ 高耐熱のリチウムイオン伝導性微粒子の添加 |
354 |
| ７.６.２ 絶縁性多孔質層による短絡防止 |
355 |
| ７.６.３ 絶縁性材料による部分被覆 |
355 |
| ７.７ 難燃化・不燃化 |
356 |
| ７.７.１ 硫黄を含む結着材 |
356 |
| ７.７.２ ホスファゼンの配合 |
356 |
|
| おわりに |
357 |
|
