18 6月 2019

【ニュース】住友鉱、EV軸に5000億円投資 一貫生産モデル深掘り  :日本経済新聞

・住友金属鉱山が電気自動車(EV)を軸とする成長戦略のアクセルを踏む。
・2019~21年度までの3年間で、EVに欠かせない銅やニッケル部門を中心に約5千億円を投資する方針を打ち出した。
・車載電池向けの正極材など川下の材料生産にも力を入れ、市況変動への耐性が強い収益モデルの構築を急ぐ。
・一方、米中貿易摩擦を受け、非鉄の市況や需要には不透明感が漂う。
<元記事>https://www.nikkei.com/article/DGXMZO46104410U9A610C1TJ1000/

銅やニッケルは自動車に限らず経済成長が望める場合、需要が伸びる。ここ数年は有効に投資をすれば利益を上げらるのであろう。2030年以降は自動車の販売台数もそれほど伸びは示さず世界経済の成長も見込めない可能性もある。その時、このような鉱山ビジネスはどうなっていくのであろう。

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09 6月 2019

【ニュース】SK イノベーション 2019年第三四半期からNCM811に移行

・韓国のメディア報道によると、SK Innovationは今年の第3四半期にNCM 811リチウムイオン電池の生産を開始する予定。
・興味深いことに、SK Innovationは、NCM 811を導入するだけでなく、完全にNCM 811に移行すると伝えられている。
SKイノベーション生産能力ロードマップ:
現在:年間約5 GWh
2019年末までに:20 GWh
2020:40 GWh /年
2022:60 GWh /年
2025:100 GWh /年
<元記事>https://insideevs.com/news/352538/sk-innovation-ncm-811-q3-2019/

iMiEVには二種類の電池が採用された経緯がある。この時の結果は、参考にすべきではないだろうか。

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07 6月 2019

【参加報告書】Battery Materials 2019参加報告 EV電池および電池材料(Ni, Co, Li)の市場動向|JOGMEC金属資源情報

・2019年4月10日から12日にかけて、中国・上海においてFastmarkets社主催Battery Materials 2019が開催され、鉱山会社・自動車会社・電池会社・リサーチ会社等から約180名(登録ベース)が参加した。
・正極材のトレンドとしてはLMO(マンガン酸リチウム)やLFP(リン酸鉄)等から航続距離の長いEV電池の原料となる高ニッケルのNMC(ニッケル・マンガン・コバルトの三元系)やNCA(ニッケル系)へのシフトが進むとみられる一方、バス等のEVに対してはLFPも有用であるとの見方が示された。
・2018年10月までの時点で中国において使われたLIBの正極材別の割合はNMC61%、LFP37%、LMO1%、その他1%だった。NMC/NCAはEVやPHEVで、LFPはE-busや近距離移動用乗用車等で用いられる
・中国では2020年にEVメーカーに対する補助金が半減する。その影響で低コストで寿命が長く、安全性にも優れるLFPが再び市場で成長する可能性が高い。
<元記事>http://mric.jogmec.go.jp/reports/current/20190604/113521/

LFPは電池生産工場投資も比較的抑えられる。一方で車両設計で不利な点がある。三元系に比べ容量はもちろんのこと電圧が小さいことである。電圧が小さいと目的の車両電圧にするために使用する電池個数が増えてしまう。
課題が山積みな高電位のLNMOの研究が今も盛んに行われているのは、車両設計上メリットがあるからである。

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04 6月 2019

【論文紹介】Synthesis and Characterization of a Molecularly Designed High‐Performance Organodisulfide as Cathode Material for Lithium Batteries – Shadike – – Advanced Energy Materials

Adv. Energy Mater. 2019 doi: 10.1002/aenm.201900705
・米国エネルギー省(DOE)のBrookhaven National Laboratoryの研究者らは、LiS電池用の新規硫黄系有機正極材料を開発。
・カソード材料に革新的な有機ジスルフィド化合物(2,3,4,6,8,9,10,12‐Octathia biscyclopenta[b,c]‐5,11‐anthraquinone‐1,7‐dithione (TPQD))を用いた。
・TPQDは251.7mAh/gの初期容量を示す。これは、1分子あたり4.7電子反応に相当する。
・X線吸収分光測定および理論計算の結果、この高い容量はキノン基のOのレドックスやジスルフィド結合の開裂/再結合によって達成されることを確認。
・さらに、ベンゾキノンおよびジチアンによって導入された材料のπ共役構造は、レート特性やサイクル安定性を改善する。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201900705

LIS電池というよりは、有機活物質電池だろうか。最近、このような硫黄化合物の合成に関する報告を目にする。
全固体電池よりも有機電池の方がウエアラブル向きだと思う。

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27 5月 2019

【ニュース】BHP、ニッケル事業を拡大へ EV需要見込み  :日本経済新聞

・豪英資源大手BHPビリトンは世界的に電気自動車(EV)の需要が高まっているのを受け、ニッケル事業を拡大する。
・自社での探査に加えて、鉱山の買収も検討する。
・売上高、利益の3割以上を占める主力の鉄鉱石事業に関しては、当面は大規模な鉱山開発を行う可能性は低いとの見方を示した。
<元記事>https://www.nikkei.com/article/DGXMZO45181960T20C19A5FFE000/

欧州では大型の電池工場建設計画が発表されている。これに合わせたものであろう。
ニッケルは高容量型の電池に使われるが、自動車向けには厳しい一面もある。自動車メーカー各社には、「電池を積んでいるんだからしょうがないでしょ!」みたいに割り切らないで技術開発することを期待したい。

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20 5月 2019

【ニュース】住友鉱山社長、ニッケル調達量拡大  :日本経済新聞

・住友金属鉱山の野崎明社長は17日、主力のニッケル生産について「今後もビジネスチャンスを作っていく」と述べ、原料の調達量を拡大する方針を示した。
・ニッケル生産の長期目標である年15万トンの実現に向け、約1万~2万トン分の原料を新たに確保する。
・電気自動車(EV)の電池向け部材を中心に、成長する金属資源に引き続き注力する考えだ。
<元記事>https://www.nikkei.com/article/DGXMZO44925640X10C19A5X93000/

どのように、どの期間といった詳細が気になる。必要量だけを入手したのか、その先も見据えて投資したのか。

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20 5月 2019

【論文紹介】Coulombic self-ordering upon charging a large-capacity layered cathode material for rechargeable batteries | Nature Communications

出典:https://www.nature.com/

Nature Communicationsvolume 10, Article number: 2185 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-09409-1
・東京大学山田敦夫先生らの研究グループは、活物質の劣化を自己修復する活物質の原理を実証した。
・ナトリウムイオン電池用の酸素レドックス層状正極Na2RuO3は、積層欠陥が充放電サイクルとともに消失する”自己修復機能”を確認した。
・これは、ナトリウムイオンが脱離した後に生じる空孔(マイナスの電荷)と、構造中に残存するイオン(プラスの電荷)との間で、ファンデルワールス力よりもはるかに強い「クーロン引力」が生まれることが重要な役割を果たしていることがわかった。つまり、イオンと空孔が強く引き合うことで乱れのない構造へと自発的に変化し、自己修復されていた。
・このクーロン引力を利用する画期的な方法を他の電極材料にも導入することで自己修復能力が発現すること、さらには、電池の長寿命化が可能となることが期待される。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41467-019-09409-1

LIBの場合、これに似た劣化よりも支配的な劣化モードがある。Naイオン電池はこのモードが劣化の支配的なのであろうか。
このようなメカニズムはRu-Oの組み合わせなので成立しやすい。3d遷移金属では難しいであろう。

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16 5月 2019

【論文紹介】Building ultraconformal protective layers on both secondary and primary particles of layered lithium transition metal oxide cathodes | Nature Energy

出典:https://www.nature.com/

Nature Energy doi: 10.1038/s41560-019-0387-1
・米国エネルギー省(DOE)のアルゴンヌ国立研究所の研究者らが、層状リチウム遷移金属酸化物正極用の新規なコーティングを開発。
・酸化化学気相成長法を用いて、層状酸化物カソード材料上に保護導電性ポリマー(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン))スキンを構築した。
・このスキン層は、リチウムイオンおよび電子の輸送を容易にし、望ましくない層状からスピネル/岩塩相への相転移、およびそれに伴う酸素損失を大幅に抑制し、粒界および粒内の機械的亀裂を軽減し、効果的に安定化する。
・このアプローチによって、高電圧動作下での容量と熱安定性を著しく向上させることを確認。
・二次粒子レベルと一次粒子レベルの両方の層状酸化物でこの保護皮膜を構築することは、高エネルギー、長寿命および安全なリチウムイオン電池に向けたNiリッチカソードのための有望な設計戦略となりうる。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41560-019-0387-1

著者一覧を見ると中国出身と思われる方が多い。政治的な問題はあるかもしれないが、中国の電池に対する熱意が感じられる。若い方が成長することは中国国内に良い影響を及ぼすことが期待できる。
一方で、日本は電池を主要産業にしようとここ数年足掻いているが、人材育成につながる具体的なアクションは起こしたのであろうか。

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22 4月 2019

【論文紹介】Taming Active Material-Solid Electrolyte Interfaces with Organic Cathode for All-Solid-State Batteries: Joule

出典:https://www.cell.com/

Joule, 2019; DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.017
・全固体ナトリウムイオン電池に有機正極を用いた。
・用いた有機正極ピレン-4,5,9,10-テトラオン(PTO)は柔軟であるため、固体電解質との固体-固体界面を形成しやすく安定したサイクルが得られる。
・全固体電池の多くは、サイクル中に形成される正極/固体電解質界面の被膜が成長し、抵抗上昇するが、このPTO系電池では、被膜が可逆的に変化する。
・PTO系電池は、固体電解質中で高い比エネルギー(587Wh kg -1)および記録サイクル安定性(500サイクル)を示す。
<元記事>https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30157-6?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2542435119301576%3Fshowall%3Dtrue

オール有機電池は自動車用途には向かないかもしれないが、軽さや高い耐久性を目的にした電池としては既存の電池と差別化できるかもしれない。ウエアラブル用途でオール無機電池がチャレンジしているが、これを目指してもいいのではないだろうか。比較的大きな容量を必要とし価格勝負であれば、オール有機の方が優位かもしれない。
Liに対するNaの優位性はイオン伝導度である。

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13 4月 2019

【論文紹介】Anti‐Oxygen Leaking LiCoO2 – Sharifi‐Asl – – Advanced Functional Materials

Advanced Functional Materials, 2019; 1901110 DOI: 10.1002/adfm.201901110
・イリノイ大学シカゴ工科大学の研究者らが、グラフェンで被覆したコバルト酸リチウムの熱安定性を高め、高電圧での酸素放出を抑制することを確認した。
・rGO/LCOの界面において、強いC-Ocathode結合を形成しており、それによって酸素放出を抑制する。
・このグラフェン被覆LCOは高いカットオフ電圧において、未被覆品に比べて顕著にサイクル容量維持率が向上することを確認した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201901110

高電位で活物質が分解しない対策は、ドーパントや形状、結晶性の制御で行われることが多かった。
このような被服でも効果があるのであれば、新しい選択が増えたことになる。C-0結合云々の原理説明が正しければ三元系やNCAなどにも展開できるということになる。

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