【プログラム】

　中国を筆頭に、ナトリウムイオン電池に対する市場の関心が世界的に高まりつつあります。本講座では、リチウムイオン電池との比較や各種材料開発の動向を踏まえ、ナトリウムイオン電池とは何か？その特徴は何か？研究開発要素は何か？を広く説明する事を目的としています。本講座を通じて、ナトリウムイオン電池に対し、どのような技術や市場ニーズに対してアプローチすれば良いかを理解することが出来ます。また、講演者の最近の取り組みとして、安全性と信頼性に重きを置いた、ナトリウムイオン電池の負極材料の開発、さらに水系/非水系ハイブリッド型電池の開発に関しても紹介します。　

1. ナトリウムイオン電池の概要
　1-1. ナトリウムイオン電池とは？
　1-2. リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池の共通点・相違点
　1-3. 最近の動向

2. ナトリウムイオン電池の材料開発
　2-1. 正極材料
　2-2. 負極材料
　2-3. 電解液

3. 研究紹介
　3-1. チタン酸化物系負極
　3-2. 耐水性ナトリウムイオン伝導固体電解質

【質疑応答】

【キーワード】

ナトリウムイオン電池、負極材料、正極材料、電解液、市場動向、世界の研究開発動向、電池の安全性

【講演のポイント】

専門的な内容は極力避け、ナトリウムイオン電池の入門となる講演を予定しています。ナトリウムイオン電池の仕組みや、各種部材 (正極・負極・電解液) の基礎を扱います。　

【習得できる知識】

ナトリウムイオン電池の仕組みや、各種部材 (正極・負極・電解液) の特徴と開発動向に関して基礎的な知識を習得することが出来ます。どのような技術にアプローチするべきかを考える切っ掛けになればと思います。

【プログラム】

　資源とコストの面で優れるナトリウムイオン電池は最も有望な次世代蓄電池の一つである．ナトリウムイオン電池の実用化が具体化する一方，負極には低コスト化に加え，高容量，高速充放電，長寿命を実現する材料設計が求められている．本講座では，負極で生じるインサーション・合金化・コンバージョンの３種類の反応機構と，それぞれ固有の劣化要因を整理する．さらに，鳥取大学で開発してきたルチル型TiO2をはじめとする酸化物や化合物，合金を例に，不純物ドープ，単結晶化，酸素欠損，化合物化・固溶体化，微細コンポジット化によって性能を引き出す考え方を解説し，実用化を見据えた負極材料選択と高性能化の設計指針を示す．

1. ナトリウムイオン電池の概要とその負極の特徴
　1.1　リチウムとナトリウムの資源
　1.2　３種類の負極反応機構
　1.3　鳥取大学が見出してきた特性改善アプローチ

2. インサーション反応系材料の負極特性
　2.1　ルチル型酸化チタン（TiO2）の特徴
　2.2　不純物元素のドーピング
　2.3　結晶性の向上と酸素欠損の導入

3. 合金化反応系材料の負極特性
　3.1　容量衰退の要因
　3.2　Na貯蔵性元素との化合物化（合金化）
　3.3　Na貯蔵性金属との固溶体化

4. コンバージョン反応系材料の負極特性
　4.1　容量衰退の要因
　4.2　金属との微細コンポジット化
　4.3　酸化鉄を用いたナトリウムイオン電池の構築

5. まとめ
【質疑応答】

【キーワード】

ナトリウムイオン電池，負極材料，材料設計，反応機構，劣化機構，ルチル型TiO2，リン化合物，金属酸化物，固溶体，インサーション反応，合金化反応，コンバージョン反応，不純物ドープ，酸素欠損，コンポジット化，高容量，長寿命，急速充放電，低コスト蓄電池

【講演のポイント】

ルチル型TiO2のNa貯蔵反応を世界で初めて見いだした研究を起点に，リン化物，Sb系合金，金属酸化物へ展開し，３種類の負極反応を横断して，負極材料開発に取り組んできた．その知見に基づき，『なぜ性能が低下するのか？　何を制御すれば改善できるのか？』を材料設計指針として示せる点が最大の特長である．

【習得できる知識】

① ナトリウムイオン電池負極における3種類の反応機構とその特徴　
② 電子伝導性，Na+拡散，体積変化，相分離，粒子凝集など主要な性能劣化要因　
③ 不純物ドープ，単結晶化，酸素欠損導入によるインサーション系負極の高性能化指針　
④ 化合物化，固溶体化，微細コンポジット化による合金化・コンバージョン系負極の長寿命化指針　
⑤ 容量，レート特性，寿命，資源性・コストを考慮した負極材料選択の考え方

【プログラム】

　2021年に中国最大の電池メーカであるＣＡＴＬ（寧徳時代）からナトリウムイオン電池の製品が発表された。また、2022年にはリチウムイオン電池と組み合わせたハイブリッド電池の製品化が発表されている。これらの新電池系に適用される国際危険物輸送規則は2023年、2025年の国連モデル規則で国連番号、品名が新設された。本講習で全固体電池、ナトリウムイオン電池など今後普及拡大する新電池系と電池輸送規則の関係を解説するとともに、電池輸送規則の動向の理解を深めるための一助となれば幸いである。

１．電動車両の普及と駆動用電池
　1.1　ニッケル水素電池
　1.2　リチウムイオン電池
　1.3　ナトリウムイオン電池の登場
　1.4　ハイブリッド電池（リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池）

２．危険物輸送規則とリチウムイオン電池
　2.1　危険物輸送規則の概要
　2.2　電池輸送試験（UN38.3）の制定経緯と現在の規則体系
　2.3　熱暴走と熱連鎖
　2.4　自動車駆動用電池に係る安全基準
　2.5　電池輸送規則に定める品質管理要求とは

３．ナトリウムイオン電池の輸送規則
　3.1　2015年に始まった輸送規則の審議
　3.2　ナトリウムイオン電池に適用される輸送規則と輸送試験（UN38.3）
　3.3　ナトリウムイオン電池の輸送規則SP400（非危険物として扱う特別規定）とその意味
　3.4　国連モデル規則2.9.4で規定するハイブリッド電池の扱い
　3.5　航空危険物輸送規則におけるナトリウムイオン電池の扱い

４．全固体電池に対する輸送規則の審議動向

５．消防法令から見たリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池

６．ナトリウムイオン電池の試験規格の制定動向
　6.1　SAE規格
　6.2　中国標準
【質疑応答】　　

【キーワード】

リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、危険物輸送規則、UN38.3、消防法

【講演のポイント】

　1997年に量産型ハイブリッド乗用車が登場して以来、電動車及び駆動電池の安全認証基準、国際標準活動に従事し、現在でも米国自動車技術会（SAE）の電動車両電池規格委員会に参画し、最新の規格整備に関わっています。電池の危険物輸送規則では電動車両の駆動用電池として普及を始めたリチウムイオン電池の試験規則の適正化を進めるため、国連危険物輸送専門家会議小委員会の審議にも参加する機会を得て、この分野での知見を深めることができました。
　リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池の輸送規則は「試作電池」、「量産電池」、「損傷・故障電池」、「リサイクル・廃棄」のように電池の使用過程に応じて、「荷送人（Shipper）」が「適用される規則を判別する」ことが求められます。この点が一般に定められる「危険物輸送」と大きく異なることが輸送規則の理解を難しくしていることです。
　本講習では限られた時間になりますが、規則制定の背景を理解していただけるよう努めたいと思います。

【習得できる知識】

ナトリウムイオン電池及びハイブリッド電池（リチウムイオン電池とナトリウムイオン電池を組み合わせた蓄電システム）並びに全固体電池を含めたリチウムイオン電池の危険物輸送規則の改正動向と概要を解説します。