HOME 教育状況公表 令和4年6月26日
機能界面設計工学特論
リチウムイオン二次電池の構造と材料設計の考え方

材料から見た電池の構造設計と工程設計


 3-1 材料が同じでも電池性能は変わる?

  1   電池材料 1 )
分類 材料 特徴
電極材料 正極材料 活物質 極性固体
負極材料 (活物質) 極性固体(金属やグラファイト)/非極性固体(酸化物)
導電材 非極性固体
分散剤 界面活性剤
バインダー 界面活性剤
CMC・増粘剤 極性材料
集電体 (金属) 非極性固体
電解質 電解液
セパレータ
その他 外包材・リードタブ

界面は、極性どうし、あるいは非極性どうし、だとなじみがいい。 異なる界面では、なじみが悪いので、界面活性剤などを検討する。

07. エネルギー化学特論 0216 0831 0930

小麦粉と卵があれば、スポンジケーキができます。 小麦粉と卵を焼くだけでは、スポンジケーキはできません。 スポンジケーキには構造があり、その構造を作るための工程が工夫されているからです。


電池を動物に例えるなら

  1 電池を動物に例えるなら
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 3-2 充電式電池に求められる材料と形状の可逆性

15 ダニエル電池の模式図
© K.Tachibana

学生実験にも登場しました。 エジソンの蓄音機にも使われた歴史的な電池です。


 3-3 スラリー塗工工程と乾燥工程による電極と導電ネットワークの形成

2-6
291
炭素材料のエッジ部分
©F.Sato

 3-4 過充電時におけるバインダー樹脂と炭素粒子界面破壊

239
電解液の分解によるボイドの生成
©K. Kawada

 3-5 バインダー樹脂が種々の界面に与える影響


誘電率の異なるバインダー樹脂と電解液の分解電圧の関係

238
バインダー樹脂の種類と電解液の分解電位
©F. Sato

 3-6 分散剤や界面活性剤の残存や異物が電池性能に与える影響


 3-7 導電助剤と集電体との接触抵抗が電池性能に与える影響

241
接触抵抗と電荷移動抵抗
©K.Tachibana

240
集電体|導電助剤の界面
©K.Tachibana

242
キャリアのドナーまたはアクセプターとして働く有機分子
©K.Tachibana

 3-8 電解質がマイクロショートやデンドライド形成に与える影響

288
炭素材料中に混入した鉄の微粒子
©T.Ito

287
セパレータを貫通した析出物
©T.Ito

 3-9 活物質の表面やSEIが電池性能にに与える影響

243
反応サイトとしての三相界面
©K.Tachibana

表面積よりコンタクトラインの長さ

  2 43 244
表面積よりコンタクトラインの長さ
© K.Tachibana

245
活物質表面の脱溶媒和過程
©K.Tachibana

 3-10 タブリードやパッケージが電池性能にに与える影響

電池関連材料(Iwatani)
286
腐食の形式と様式
©


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