【Live配信セミナー 1/13】リチウム金属負極の適用に向けた材料、プロセス技術の開発

＜セミナー　No.701412＞
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リチウム金属負極の適用に向けた
材料、プロセス技術の開発

★ デンドライト析出のリアルタイム観察、成長を抑制する電解液、CNT複合化電極を解説

■　講師
１．(国研)産業技術総合研究所　電池技術研究部門　主任研究員　博士(学術)　橘田 晃宜 氏

２． 東北大学　金属材料研究所　構造制御機能材料学研究部門（市坪研究室）　助教　博士（工学）　李 弘毅 氏
３．(国研)産業技術総合研究所　ナノカーボン材料研究部門　上級主任研究員　周 英 氏

■聴講料 ：

1名につき６０，０００円（消費税込・資料付き）
〔１社２名以上同時申込の場合１名につき５５，０００円（税込）〕
〔大学、公的機関、医療機関の方には割引制度があります。
　　　　　　　　 詳しくはお問い合わせください〕

※定員になり次第、お申込みは締切となります。

■　プログラム　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
＜１０：３０～１２：００＞

１．電池の内部で生じる反応をリアルタイムで透視する可視光観察手法の開発

～アルカリ金属の析出・溶解とガス発生の直接観察～

(国研)産業技術総合研究所　橘田 晃宜 氏

【ご専門】二次電池の顕微鏡観察、表面科学、電気化学

【講演ポイント】
　電池の不具合を理解し、開発を加速するためには、電池の内部で生じる、金属デンドライトの析出やガス発生などの諸現象をリアルタイムで観察することが重要です。
　 本講演では、電極を透明化することで、閉じられた電池の内部を直接透視する可視光観察技術に関して、その基礎から応用展開まで紹介します。電解液によるガス発生の差異や、金属析出・溶解などの直接観察を通じて、電池性能をハイスループットで評価することが出来るようになります。
　 本講演では、製品化された観察用電池の使い方に関しても紹介します。

【習得できる知識】
・電池のオペランド観察手法
・製品化された観察用電池の使い方
・金属二次電池の課題
・アノードレス二次電池の不具合の評価

【プログラム】　
１. 閉じられた電池の内部を直接透視するリアルタイム観察技術
　1.1 可視光を透過する透明銅薄膜作用極の開発
　1.2 金属リチウムの析出と溶解のオペランド観察
　1.3 ガス発生の電解液依存性
　1.4 動作中のアノードレス電池内部の直接観察
　1.5 各種光学手法への展開
２. 観察用電池セルの製品化とその使い方
　2.1 セルの組み立て方
　2.2 観察の仕方

【質疑応答】

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＜１３：００～１４：３０＞

２．デンドライトの成長を抑制する電解液の濃度・溶媒和構造設計

東北大学　李 弘毅 氏

　
【講演ポイント】
　リチウム金属負極は、高い理論容量と低い電極電位を有する一方、充電時の不均一なLi析出やデンドライト成長、不安定な固体電解質界面（SEI）の形成に伴う電解液の継続分解などが実用化に向けた重要な課題となっている。これらの現象は電極表面のみの問題ではなく、電解液中におけるLiイオンの溶媒和状態、イオン輸送、界面での脱溶媒和過程およびSEI形成と密接に関連している。
　本講演では、まずLi金属の析出・溶解反応と電解液の関係を整理し、電解液濃度の変化に伴う溶媒和構造およびイオン輸送挙動の変化について解説する。特に、高濃度化によるcontact ion pair（CIP）やaggregate（AGG）の形成が、Li析出形態およびSEIの組成・力学特性に与える影響を紹介する。
また、多価カチオン添加によって低濃度域でも溶媒和構造を制御するdual-cation electrolyteの研究例を紹介し、電解液の「濃度」と「組成」の両面から、安定なLi金属負極を実現するための電解液設計指針について議論する。

【プログラム】
１．リチウム金属負極における電析反応と電解液の役割
　1.1 リチウム金属負極の特徴と実用化に向けた課題
　1.2 反応律速・拡散律速とLi析出形態
　1.3 Liイオンの溶媒和構造と固体電解質界面（SEI）の形成
　1.4 高濃度電解液の利点と課題
２．電解液濃度による溶媒和構造・イオン輸送・SEIの制御
　2.1 希薄電解液から高濃度電解液への溶媒和構造の変化
　2.2 イオンペアの拡散機構と酸化還元安定性
　2.3 電解液濃度によるLi析出形態と可逆性の変化
　2.4 電解液濃度によるSEI組成・力学特性の変化
　2.5 輸送特性と界面安定性を両立する適正濃度の考え方
３．溶媒和構造に基づくLi金属負極用電解液の設計指針
　3.1 添加剤を利用した溶媒和構造制御
　3.2 多価カチオン添加によるイオンペア形成の制御
　3.3 多価カチオン添加によるLi析出形態の変化
　3.4 多価カチオンを含むSEIの形成と界面安定化
　3.5 濃度・添加剤設計に共通する電解液設計の考え方

【質疑応答】

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＜１４：４０～１６：１０＞

３．CNTシートによるリチウム金属負極の開発とデンドライト抑制

(国研)産業技術総合研究所　周 英 氏
　
【ご専門】薄膜、CNT分散

【講演ポイント】
　リチウム金属負極は、次世代高エネルギー密度電池の実現に向けて注目されていますが、デンドライト形成や充放電サイクル寿命などの課題があります。
　本講演では、リチウム金属負極の研究動向と技術的課題を概説するとともに、CNTシートを活用したデンドライト形成の抑制技術について、基本原理から具体的な研究成果まで解説します。

【習得できる知識】
・リチウム金属負極の基礎、評価方法および技術的課題
・CNTシートによるデンドライト形成の抑制メカニズム
・CNTシートを用いたリチウム金属負極の設計と性能向上

【プログラム】
１． 研究背景
２． Li金属負極の課題
３． Li金属負極の開発動向
４． CNTによるLi金属負極の開発動向と課題
５． 産総研におけるCNTによるLi金属負極の実用化研究
　5.1 CNTについて
　5.2 CNTによるLi金属負極の評価
　5.3 デンドライト抑制メカニズム
６. まとめ

【質疑応答】

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