リチウムイオンキャパシタの基礎と設計-高出力 長寿命 高安全性を実現する（設計技術シリーズ） [単行本]

リチウムイオンキャパシタの基礎と設計-高出力 長寿命 高安全性を実現する（設計技術シリーズ） の 商品概要

• 目次

  はじめに
  キャパシタは電気エネルギーを電気エネルギーのまま蓄えることができるデバイスであり、古くから利用されてきたが、蓄電容量が小さいため主役にはなり得なかった。今後も単独で主役となることは難しいが、LIB と組み合わせることで互いの弱点を補い合う「二つの柱」として、エネルギー問題の解決に大きな役割を果たすと考えられる。
  キャパシタはメンテナンスフリーで半永久的に使用でき、急速充放電が可能である。一方、LIB は蓄電容量に優れるものの急速充放電性能に劣り、無理に急速充放電を行うと性能低下が急激に進み、交換が必要となる。今後のエネルギー社会では、LIB とキャパシタの共存によってそれぞれの弱点を補完し、効果的なエネルギー利用のニーズに応えることがより必要とされる。
  従来の電気二重層キャパシタ（EDLC）はLIB との性能差が大きく、両者の弱点を補う使い方は困難であった。しかし、LIC の開発によって高性能なキャパシタの利用が可能となり、LIB とLIC の二つの蓄電デバイスを相補的に組み合わせることが現実的になった。その重要性はようやく認識され始め、現在では民生機器にこの蓄電デバイスのペアを組み込んだ製品が登場しつつある。
  本書では、LIC がどのような歴史を経て開発されたかという背景に加え、今後どのような応用が期待されるのか、近未来からさらに遠い未来に広がる可能性についても紹介する。
  
  目次
  はじめに
  
  １．リチウムイオンキャパシタ（LIC）が拓く新しい社会
  
  １.１　LICとリチウムイオン二次電池（ LIB） の性能比較
  
  １. ２　LIC の価値
  
  １. ３　走行中給電に使われるLIC
  
  １.４　燃料電池（ FC） 自動車におけるLICの併用
  
  
  ２．キャパシタとは
  
  ２. １　キャパシタおよびその他の蓄電デバイスの仕組み
  
  ２. １. １　蓄電デバイスにおけるキャパシタの位置づけ
  
  ２. １. ２　キャパシタの電気容量と静電容量
  
  ２. １. ３　様々なキャパシタおよびコンデンサの構成と特性
  
  ２. １. ３. １　平板コンデンサ
  
  ２.１.３.２　電気二重層キャパシタ（ EDLC）
  
  ２. １. ３. ３　LIC
  
  
  ３．LICの原理と性能
  
  ３. １　LIC の歴史
  
  ３. １. １　LIC の開発者は誰？
  
  ３. １. ２　開発までの物語
  
  ３. １. ３　その後の歴史
  
  ３. ２　LIC の設計と作製方法
  
  ３. ２. １　エネルギー密度を3 倍にするには
  
  ３. ２. ２　負極の利用容量設計技術
  
  ３. ２. ３　LIC の作製方法
  
  ３. ３　性能と寿命
  
  ３. ３. １　正極と負極のマッチング
  
  ３. ３. １. １　物質収支
  
  ３.３.１.２　ゼロ電位（ E0V） の調整
  
  ３. ３. ２　使用温度範囲
  
  ３. ３. ３　LIC の劣化
  
  ３. ３. ３. １　正極
  
  ３. ３. ３. ２　負極
  
  ３. ４　Li + プレドープ法
  
  ３. ４. １　実用化されているLi+ プレドープ法
  
  ３. ４. ２　電解Li + プレドープ法
  
  ３. ４. ３　その他のLi 金属を用いたLi + プレドープ法
  
  ３.４. ４　化学物質を用いたLi + プレドープ法
  
  ３. ４. ５　Li 化合物を用いたセル内プレドープ法
  
  ３. ５　自己放電特性
  
  ３. ６　安全性
  
  ３. ６. １　LIB の安全性
  
  ３. ６. １. １　外部要因以外で起こるショートの原因
  
  ３. ６. １. ２　ショート防止のための対策
  
  ３. ６. ２　LIC の安全性
  
  ３. ６. ３　LIC の過充電・過放電に対する耐性
  
  
  ４．LICに用いられる材料
  
  ４. １　正極材料
  
  ４.１.１　活性炭（ AC）
  
  ４.１.２　炭化物由来炭素（ CDC）
  
  ４.１.３　カーボンナノチューブ（ CNT）
  
  ４. １. ４　天然由来炭素材料（高静電容量）
  
  ４. １. ５　AC の市販品
  
  ４. １. ６　正極の電気化学インピーダンス測定
  
  ４. １. ７　AC 細孔構造とナイキスト線図の関係
  
  ４. ２　負極材料
  
  ４. ２. １　負極性能の向上
  
  ４. ２. ２　不規則構造炭素におけるLi+ 貯蔵
  
  ４. ２.３　グラフェンライクグラファイト（ GLG） の利用
  
  ４. ３　電解質溶液
  
  ４. ４　その他の材料
  
  ４. ５　市販LIC 製品の比較
  
  
  ５．LICの使用用途
  
  ５. １　回生ブレーキによるエネルギーハーベスティング
  
  ５.２　トラム（ 路面電車） の架線レス化
  
  ５. ３　カセッテ型デジタルＸ線撮影装置
  
  ５. ４　瞬時電圧低下補償装置
  
  ５.５　無人搬送車（ SDV・AGV） における活用
  
  ５. ６　電力平準化のための蓄電デバイス
  
  ５. ７　AI サーバーのピークカット用途
  
  ５. ８　FC を動力源とする移動体における補助電源
  
  ５. ９　インホイールモーターを搭載した電気自動車の電源
  
  ５.10　宇宙応用
  
  ５.11　LIC 応用のまとめ
  
  
  ６．さらに進化するキャパシタ
  
  ６. １　キャパシタと二次電池のハイブリッド化
  
  ６. １. １　ハイブリッド化の概念
  
  ６. １. ２　外部配線によるキャパシタと二次電池のハイブリッド化
  
  ６. ２　ハイブリッドキャパシタ
  
  ６. ２. １　初期タイプと高性能化
  
  ６. ２. ２　ハイブリッドキャパシタの分類
  
  ６. ２. ２. １　コンデンサ// 電池型
  
  ６. ２. ２. ２　（電池+ コンデンサ）// コンデンサ型
  
  ６. ２. ２. ３　EDLC//Pc 型
  
  ６. ２. ２. ４　Pc//Pc 型
  
  ６. ２. ２. ５　Pc//Battery 型
  
  ６. ２. ３　電解質溶液
  
  ６. ２. ３. １　水性電解液
  
  ６. ２. ３. ２　有機電解液
  
  ６.２.３.３　イオン液体（ IL）
  
  ６.２.３.４　超高濃度塩溶液（ WIS） および深共晶溶媒（ DES） ベース
  
  ６. ２. ３. ５　固体および疑似固体電解質
  
  ６. ２. ３. ６　酸化還元活性電解質
  
  ６. ２. ４　ハイブリッドキャパシタ用電極の分類
  
  ６. ２. ５　ハイブリッドキャパシタ用電極の電位プロファイル
  
  ６. ３　電極でのハイブリッド化
  
  ６. ３. １　複数電極の使用
  
  ６. ３. １. １　キャパシタハイブリッド型鉛蓄電池「ウルトラバッテリー」
  
  ６. ３. １. ２　セグメント化されたバイマテリアル正極
  
  ６. ３. １. ３　穴あきハイブリッド電極
  
  ６. ４　材料の進化
  
  ６. ４. １　グラフェンカーボンナノチューブ
  
  ６.４.２　スーパーレドックスキャパシタ（ SRC）
  
  ６.４.３　ナトリウムイオンキャパシタ（ NIC）
  
  ６. ５　穴あき集電体
  
  ６. ５. １　パンチングメタル箔
  
  ６. ５. ２　エッチング箔
  
  ６. ５. ３　エキスパンドメタル箔
  
  ６. ５. ４　レーザー加工箔
  
  
  おわりに
  
  
  付録
  
  （1） 電力（ W） と電力量（ Wh）
  
  （2） ラゴンプロット（ Ragone plot）
  
  （3） 回生および回生エネルギー
  
  （4） キャパシタに蓄積されるエネルギーの式2-5
  
  （5） DC-IR 測定
  
  （6） スーパーキャパシタ
  
  （7） SEI 被膜
  
  （8） フロート試験
  
  （9） 電気化学インピーダンス測定とナイキスト線図
  
  （10） C レート
  
  （11） 等価直列抵抗（ ESR）
  
  （12） 擬似キャパシタ材料（ Pseudocapacitive (Pc) materials）
  
  （13） MXene の構造と酸化還元反応

• 出版社からのコメント

  「リチウムイオンキャパシタ（LIC）」について、仕組みから材料、活用方法、未来の技術まで分かりやすく解説した一冊です。

• 内容紹介

  【こんな方におすすめ】※編集部より
  
  ・リチウムイオンキャパシタ（LIC）の基礎から応用まで学びたい方
  
  ・LIBやキャパシタなど、蓄電デバイスの性能・仕組みを比較して理解したい方
  
  ・LICの材料・設計・作製方法や性能・寿命について詳しく知りたい方
  
  ・自動車・鉄道・産業機器・AIサーバー・宇宙など、LICの実用化・応用に関心のある方
  
  
  【この本でわかること】※編集部より
  
  ・LICの仕組みと、LIB・EDLCとの性能の違い
  
  ・LICの設計・作製方法、材料、性能・寿命・安全性
  
  ・LICのLi⁺プレドープ法や電気化学的な特性評価
  
  ・自動車・鉄道・産業機器・AIサーバー・宇宙などへのLICの応用と、次世代キャパシタの技術動向

• 著者について

  松本　太 (マツモトフトシ)
  ・所属　神奈川大学化学生命学部応用化学科
  ・ 経歴　1997 年　東京工業大学大学院総合理工学研究科電子化学専攻　博士課程修了（ 理学博士）、1997 年　日本学術振興会特別博士研究員、1999 年　東京理科大学理工学部工業化学科助手、2002 年（ 財） 神奈川科学技術アカデミー益田「 ナノホー
  ルアレー」 プロジェクト、2005 年　Cornell University, Dept. ofChem. and Chemical Biology, Research Associate (Ithaca, New York，
  USA)、2008 年　Wildcat Discovery Technologies, Inc., (San Diego, California, USA)、2010 年　神奈川大学工学部物質生命化学科（ 在職中） .
  ・ご専門　電気化学、表面化学、材料化学
  ・所属学会　電気化学会、表面技術協会、日本材料科学会、日本化学会
  
  安東　信雄 (アンドウノブオ)
  ・所属 武蔵エナジーソリューションズ株式会社　開発部
  ・ 経歴　1989 年　九州大学大学院工学研究科合成化学専攻　修士課程修了、1989 年　鐘紡株式会社、2005 年　富士重工業株式会社スバル技術研究所、2008 年　JM エナジー株式会社、2015 年　JSR 株式会社、2019 年　JM エナジー株式会社、2020年　武蔵エナジーソリューションズ株式会社
  ・ご専門　電気化学、炭素材料
  ・ 所属学会　電気化学会（ 法人）、電気化学会キャパシタ技術委員会委員長（ 2026-2027年）
  ・ 受賞　電気化学会2022年度技術賞（ 棚橋賞） 低抵抗3000 F大型リチウムイオンキャパシタの開発と民生品への応用
  
  田口　真 (タグチマコト)
  ・所属　武蔵エナジーソリューションズ株式会社　開発部
  ・ 経歴　1999 年3 月東京農工大学大学院工学部物質生物工学専攻博士前期課程修了、1999 年　松下電池工業株式会社、2006年　日本ミクロコーティング、2007 年　JM エナジー株式会社、2020 年　武蔵エナジーソリューションズ株式会社
  ・ご専門　電気化学
  ・所属学会　電気化学会（ 法人）
  ・ 受賞　電気化学会2022年度技術賞（ 棚橋賞） 低抵抗3000 F大型リチウムイオンキャ
  パシタの開発と民生品への応用

リチウムイオンキャパシタの基礎と設計-高出力 長寿命 高安全性を実現する（設計技術シリーズ） の商品スペック