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基礎とバインダーの役割

~電池の基礎の基礎、ボルタ電堆からリチウムイオン二次リチウム電池へ、電池を構成する材料と役割、バッテリーを構成する材料バインダー、バインダーが電池で果たす役割、バインダーの働き、バインダーの種類、電池性能とバインダー~

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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

  2 374 バインダーの種類
© K.Tachibana
溶剤系バインダーと水分散系バインダー

電池材料

  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、 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*
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

正極活物質
  3 109
リチウムイオン二次電池の正極と内在する界面
© K.Tachibana * , C1 Lab.

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

負極活物質
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リチウムイオン二次電池の負極の構造と内在する界面
© K.Tachibana

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)

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配向分極(電気二重層)
©2017 K.Tachibana

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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