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目次

リチウムイオン電池の科学 ホスト・ゲスト系電極の物理化学からナノテク材料まで

リチウムイオン電池の科学 ホスト・ゲスト系電極の物理化学からナノテク材料まで (材料学シリーズ)

  • 工藤 徹一(著)/ 日比野 光宏(著)/ 本間 格(著)/ 堂山 昌男(監修)/ 小川 恵一(監修)/ 北田 正弘(監修)
  • 基礎編
  • 1 リチウムイオン電池の概要
    • 1.1 リチウムイオン電池とは
    • 1.2 歴史
    • 1.3 特性と用途
    • 1.4 研究開発の課題と現状
  • 2 ホスト・ゲスト系物質の構造と反応
    • 2.1 ホスト・ゲスト系とは
    • 2.2 一次元ホスト
    • 2.3 二次元ホスト
    • 2.4 三次元ホスト
  • 3 ホスト・ゲスト系電極の熱力学
    • 3.1 電池の起電力と電極電位
    • 3.2 ホスト・ゲスト電極反応の平衡と組成−電位曲線(OCV曲線)
    • 3.3 統計熱力学モデルとネルンストの式
    • 3.4 ゲスト間に相互作用があるときのOCV
    • 3.5 複数種のサイトをもつホスト
    • 3.6 サイトエネルギーが広く分布するホスト(非晶質ホスト)
    • 3.7 第二相が存在するホスト・ゲスト系
    • 3.8 秩序・無秩序転移
  • 4 ホスト・ゲスト系電極反応の速度論
    • 4.1 電荷移動の速度と過電圧
    • 4.2 電荷移動支配における電極の挙動
    • 4.3 物質移動支配下の電極反応速度
    • 4.4 ホスト・ゲスト系における物質輸送
    • 4.5 過電圧を与えたときの過渡電流
    • 4.6 一定電流を通じたときの電位変化
  • 5 電池の諸特性とその支配因子
    • 5.1 エネルギー密度と出力密度
    • 5.2 ホスト・ゲスト系電極の定電流充放電における動的容量(レート特性)
    • 5.3 電解質の特性と電池の動特性(限界電流)
    • 5.4 充放電サイクル特性
  • 6 電極特性の測定法
    • 6.1 試料電極と測定セル
    • 6.2 ホスト・ゲスト系の組成と電位の関係(OCV曲線)
    • 6.3 充放電の可逆性の評価
    • 6.4 インピーダンスの測定
    • 6.5 ゲスト(リチウムイオン)の拡散係数の測定
  • 材料編
  • 7 負極材料
    • 7.1 炭素系負極材料
    • 7.2 酸化物系負極材料
    • 7.3 合金系負極材料
    • 7.4 コンバージョン反応系負極材料
  • 8 正極材料
    • 8.1 LiCoO2を中心とする層状岩塩型酸化物
    • 8.2 スピネル型LiMn2O4および関連化合物
    • 8.3 LiFePO4を中心とする酸素酸塩正極材料
    • 8.4 充電状態として合成される正極ホスト
  • 9 電解質材料
    • 9.1 有機電解液
    • 9.2 ポリマーゲル電解質
    • 9.3 イオン液体
    • 9.4 高分子固体電解質
    • 9.5 無機固体電解質
  • 10 ナノテクノロジーを利用したリチウムイオン電池の高性能化
    • 10.1 電極活物質におけるナノサイズ効果
    • 10.2 電極/固体電解質界面におけるナノサイズ効果
    • 10.3 電解質のナノサイズ効果
    • 10.4 ナノテクノロジーの合成技術
    • 10.5 将来の展望