二次電池・電解デバイス・実用デバイスにおける電極界面設計と界面解析・評価とそのポイント <オンラインセミナー>

~ 電極、電解液を統合した界面設計、界面解析手法、電極表面設計と界面最適化の成功例、実用デバイスにおけるイオン&電子界面の形成、実用デバイスの構成と特性 ~

・反応特性のさらなる向上に不可欠な電極界面設計技術を修得し、高性能なデバイス開発に応用するための講座

・電極界面設計に必須となる、電極界面の解析における実験上のポイントや解析の注意点を修得し、デバイスの特性向上に応用しよう!

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講師の言葉

第一部:

 2050年カーボンニュートラルの実現に向け、再生可能エネルギーとの親和性に優れる電気化学反応の重要性が高まっています。電気化学反応は、固体の電極材料と液体の電解液材料の境界「電極/電解液界面」にて進行しており、その理解が反応特性のさらなる向上に不可欠です。

 本セミナーでは二次電池反応(リチウムイオン電池反応)、電解反応(水電解によるグリーン水素製造や二酸化炭素資源化反応)を題材とし、その性能に電極界面設計が与える影響を詳述します。さらに、電極界面設計に必須となる、電極界面の描像を理解するための界面解析手法について、実際に得られたデータを用いながら、実験上のポイントや解析の注意点などを解説します。

第二部:

 20**年、新たに非水電解液を応用した、高性能のリチウムイオン電池が発明された。これまでは全固体リチウムイオン電池では、その固体イオン伝導界面の不備によって、充・放電特性が制約され、製造プロセスも不合理であった。この発明者のS氏は、既にノーベル賞にノミネートされている。

 以上は固体界面のデバイスを開発している、技術担当者の妄想である。創成以来33年の電解液系リチウムイオン電池は、電解液(電解質)の注入によって、いとも簡単にイオン伝導界面を、デバイスの隅々まで完全に形成可能であった。 電解液とセパレータを廃し、固体電解質が正・負極材の、イオン伝導を担うデバイスは、長いあいだ理想のセルであった。ここで大きな障害になったのは、高いイオン伝導界面を、効率の良い製造プロセスで実現することあった。多くの試行錯誤の研究がなされ、ある程度の成果は達せられたが、固体デバイスの性能向上には、まだまだ不足である。

 今回のWebinerは、基礎理論に立ち返ったアプローチと、実用デバイスの試行錯誤を担当した講師によって、問題解決への道筋を探る内容である。聴講の皆様のアイデアが、本Webinerからのヒントで花開くことを期待したい。

本セミナーの募集は終了いたしました

セミナー詳細

開催日時
  • 2024年07月04日(木) 10:30 ~ 17:30
開催場所 オンラインセミナー
カテゴリー オンラインセミナー電気・機械・メカトロ・設備
受講対象者 ・二次電池、燃料電池、電解デバイス、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタの開発研究者
・新規デバイス関係の材料の開発研究者、他
・電気化学デバイスでの界面解析に興味をお持ちの方
・カーボンニュートラルに資する次世代反応(二酸化炭素資源化など)の先端材料開発に携わる方
・電極/電解液界面を含む固/液界面の評価・解析・設計を行っている方
・界面計測手法を基礎から学びたい方、ラボ導入を検討中の方
・電気化学に興味のある方なら、どなたでも受講可能です
予備知識 ・高校卒業レベルの化学の知識
・この分野に興味のある方なら、特に予備知識は必要ありません
・電気化学の基礎知識があると、より理解がスムーズかと思います
修得知識 第一部:
・電気化学反応における界面の重要性
・界面を測定する際のポイント
・界面を解析する際のポイント
・リチウムイオン電池性能向上への界面設計の重要性
・水電解によるグリーン水素製造の基礎知識
・二酸化炭素電解による二酸化炭素資源化の基礎知識
・電極触媒・電解液の現状と課題
・界面設計の今後の展望

第二部:
・固体電解質の特性と実用デバイスへの応用
プログラム

第一部 :「二次電池・電解デバイスにおける電極界面設計の重要性と界面解析・評価およびそのポイント」

(基礎編)

1.電気化学反応でなぜ界面が重要なのか?界面をどう見るか?

  (1).電気化学反応の基礎

  (2).これまでの電極触媒材料開発:電極材料の設計

  (3).これからの電極触媒材料開発:電極、電解液を統合した界面設計

 

2.電気化学界面解析の基礎

  (1).界面解析手法の概説:ex situ測定とオペランド測定

  (2).測定手法の原理:何ができて、何ができないのか?

  (3).界面解析×オペランド測定の難しさ

  (4).測定する際のポイント

  (5).測定データの解釈

 

(応用編)

3.リチウムイオン電池における界面設計

  (1).リチウムイオン電池反応の現状と課題

  (2).ex situ界面解析でわかること

  (3).オペランド界面解析でわかること

  (4).界面解析に基づく電極表面設計の成功例

    a.電極表面コーティング

    b.電解液添加剤

 

4.グリーン水素製造のための水電解反応開発

  (1).水電解反応の現状と課題

  (2).酸素発生反応のオペランド界面解析

  (3).反応メカニズム解析に基づく界面最適化の成功例

  (4).新しい触媒活性向上手法:水の構造制御

 

5.カーボンニュートラル達成に向けた二酸化炭素資源化反応開発

  (1).二酸化炭素資源化反応(二酸化炭素還元反応)の現状と課題

  (2).オペランド界面解析による反応メカニズム明

  (3).メカニズム的観点でみる電極材料による反応生成物の違い

  (4).電解液材料による反応メカニズム・反応生成物への影響

 

6.電極-電解液の統合設計に向けた将来展望

 

第二部 :「実用デバイスにおけるイオン&電子界面の形成」

1.固体電解質の特性とイオン&電子伝導

  (1).硫化物系 (LGPSとLi2S)

  (2).酸化物系  (LLZ系と展開)

  (3).温度特性 (1000/K vs.m S/cm) 

  (4).電解液系との比較  (m S/cm と輸率)

 

2.実用デバイスの構成と特性

  (1).二次電池 (化学電池M++/M+++)

  (2).キャパシタ (誘電分極+/-)

  (3).用途と開発状況 (エネルギーとパワー)

  (4).Wh/KgとW/Kg(比容量と比出力)

 

3.固体電解質と双極子セル

  (1).双極子セルと界面の課題 (連続と不連続)

  (2).リチウム硫黄セルの例 (固体電解質の可塑性)

  (3).目標とする特性レベル (比容量、比出力)

 

4.基礎データと助剤の選択

  (1).イオン電導度 (実用可能なm S/cm)

  (2).電気伝導度 (Ω・cmとレベル)

  (3).ポリマー材料 (フッ素系、非フッ素系)

  (4).有機電解質 (耐電圧のレベル)

 

キーワード 電気化学反応 界面設計 面解析手法 電極表面設計 電解液材料による反応メカニズム イオン&電子界面の形成 固体電解質の特性 デバイスの構成と特性 固体電解質と双極子セル 助剤
タグ エネルギー商品開発リチウムイオン電池電気化学電源・インバータ・コンバータ電子部品電装品電池発電
受講料 一般 (1名):49,500円(税込)
同時複数申込の場合(1名):44,000円(税込)
会場
オンラインセミナー
本セミナーは、Web会議システムを使用したオンラインセミナーとして開催します。
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