リチウムイオン電池向けアノード材料：合金および複合材ベースに焦点を当てた最新技術動向
| グラファイト（黒鉛）は、主にリチウム二次電池の負極材料として使用されています。1991年にソニーが最初にリチウム二次電池を商品化した時から現在まで、アノード（負極）材には主にグラファイトが使用されてきました。カソード（正極）、セパレーターなどの材料は変更されていますが、グラファイトは過去20年間ほぼ安定しています。 グラファイトは大きく天然黒鉛と人造黒鉛に分けられます。天然黒鉛の原鉱は、黒鉛鉱山の約5～15％に含まれるグラファイトから産出されます。黒鉛をリチウム二次電池のアノード材として使用するには、電池グレードとして少なくとも99.5％の純度が必要です。この程度まで純度を上げるには、掘り出した天然黒鉛鉱石を選鉱、化学処理などで不純物を除去する必要があり、時として球状化またはピッチコーティングされます。 一方、人造黒鉛は、天然鉱物ではない石油、コールタール、コークスなどの炭素前駆体を2800℃以上の高温で加熱して生成したグラファイトです。 グラファイト以外に、炭素からなるコークスを比較的低温の1000～1200℃で熱処理して製造されるソフトカーボンやハードカーボンなどのアノード材料があります。これらのうち、ハードカーボンは、その優れた出力特性により、EVのアノード材料として重要性を増しています。 複合ベースとして、酸化物複合ベースのLTOが一般的です。金属複合ベースは、Sn-Co-Cなどを含みます。さらに、グラファイトを使用するアノードの場合、電極は、SiおよびSiOxベースの化合物をグラファイトと部分的に混合してその容量を増やすことにより製造できます。 リチウム二次電池のアノード材料として適切であるためには、まず以下の条件を満たす必要があります。 ・高い充放電容量（単位重量または体積あたり） ・初期の不可逆的な容量損失が少ない ・優れた充電および放電サイクル属性 ・活物質の高い導電率とイオン拡散率 ・リチウムのインターカレーションおよび脱リチウム化による小さな体積変化 ・環境にやさしい素材 ・製造が容易で低価格 これらの条件を最もよく満たすのがグラファイトです。しかし、アノード材料の継続的な要件は、リチウム二次電池の高容量と高出力に適した特性です。 当レポートでは、さまざまな種類のアノード材料の技術動向、特に合金および複合材ベースに焦点を当てた最新の技術動向について説明しています。また、日本、中国、韓国などの国におけるアノード材企業の生産の現状についても振り返っています。最後に、市場セグメントでは、過去5年間の消費者とサプライヤの傾向の観点から業界のパイプラインを、国、企業、およびアノード材料のタイプ別に分析しました。さらに、ITおよびEV市場に基づき、2025年までのアノード材料市場の需要を予測しています。 |
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