1025リチウムイオン二次電池の基礎とバインダーの役割

蓄電ゴムを作ったことがある。材料の極性でくっつくのだ。電解液に入れた途端にはらりとはがれる。これは電解液の極性の問題。充電しはじめた途端にはらりとはがれる。これもクーロン力。極性のＰＶｄＦは、活物質の極性に寄与して、極性のアルミニウム皮膜にクーロン力でくっついているに過ぎない。活物質を使わずに炭素材料だけをＰＶｄＦでくっつけようとしても、ぺろりとはがれてします。

バインダーの種類

電池材料

表 1 . 電池材料 ^1

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分類	材料	特徴

電極材料	正極材料（活物質）	極性固体、酸化物、イオン結合、絶縁体
	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	非極性固体炭素材料
	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、添加剤*
電解質	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。

リチウムイオン二次電池の正極（放電時カソード）の構造

図 3 . 109

◇ リチウムイオン二次電池の正極と内在する界面

正極では、正極合剤は、正極活物質、導電助剤、バインダー（ＰＶｄＦ、ＮＭＰ）を混錬したスラリーからなり、正極集電体に塗布・乾燥されている。電池の放電時は、正極活物質にチウムイオンと電子が吸収され（電荷移動過程）、それぞれ導電助剤と電解液を通る。

電池材料

リチウムイオン二次電池の負極（放電時アノード）の構造

図 4 . 108

◇ リチウムイオン二次電池の負極の構造と内在する界面

負極では、負極合剤は、負極活物質、導電助剤、バインダー（ＳＢＲ、ＣＭＣ、水）を混錬したスラリーからなり、負極集電体に塗布・乾燥されている。電池の放電時は、負極活物質からリチウムイオンと電子が放出され、それぞれ導電助剤と電解液を通る。

配向分極（電気二重層）

リチウムイオン二次電池の基礎とバインダーの役割

1. 電池の基礎の基礎
- 1.1 直流と交流、電気抵抗と静電容量 ―電気回路の描き方―
- 1.2 回路計とオシロスコープ―電圧、電流、波形の読み取り―
- 1.3 電池の仕組みと電気の流れ ― 電池式の書き方と電極の種類と呼び方 ―
- 1.4 電池の起電力と化学平衡― 心電図にも使われる銀塩化銀電極―
- 1.5 分解電圧、過電圧と反応速度 ―エネルギーの効率と損失―
- 1.6 ボルタ電堆からリチウムイオン二次リチウム電池へ－電池の進化と複雑化－
- 1.7 リチウムイオン二次リチウム電池―材料と構造―
- 1.8 電池内部における電場と電流密度、電気力線
2. 電池（セル）の性能
- 2.1 バッテリーを構成する材料
- 2.2 活物質―反応場となる界面、その極性―
- 2.3 電解液―電子絶縁体、液回り―
- 2.4 導電助剤―電子パス、その極性―
- 2.5 集電体―固体と固体の接触抵抗―
- 2.6 セパレータ―電子短絡を防ぐ―
- 2.7 外装材―ガスバリア性―
- 2.8 バインダー―固体同士をを結着させる―
3. バインダーが電池で果たす役割
- 3.1バインダーの働き―電子パスの維持―
- 3.2バインダーの種類―溶液系（PVDF）と水分散系（SBR）
- 3.3界面と表面―面接触と点接触―
- 3.4固体粒子の結着―空隙充填の最適化―
- 3.5集電体との接着、付着―密着性と接触抵抗―
- 3.6電極製造とバインダー―塗工、プレス、乾燥―
- 3.7注液、充放電ととバインダー―膨潤、膨張収縮、ガス発生―
- 3.8電池性能とバインダー―内部抵抗（出力特性）とサイクル寿命―

◇ リチウムイオン二次電池の基礎とバインダーの役割

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リチウムイオン二次電池の正極（放電時カソード）の構造

リチウムイオン二次電池の負極（放電時アノード）の構造

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◇ 参考文献