HOME 教育状況公表 令和3年9月20日

09. ◇ 金属材料～負極活物質と集電体の働き～

金属材料

金属 材料は大きく 鉄鋼 と 非鉄金属 に分類されます。 ガルバニ系列（現代の電気化学p.95）の活性な方は電池の負極活物質として使われます。

負極活物質

金属はよく電気を流します。 だから卑な金属は、それだけで集電体の機能も兼ね備えた負極活物質になります。 とはいっても、水溶液系の電池では保存特性の都合、 水素過電圧が大きなものが好まれます。 水銀、亜鉛、カドミウム。水素過電圧の大きな金属の御三家ですね。 環境負荷が社会問題となる前に水銀法がさかんに使われたのはその水素過電圧の大きさによります。 乾電池の負極に使う亜鉛にも水銀を添加してアマルガムにすると自己放電がぴたりととまります。 これを水銀なしでやるために流した血と汗と涙と言ったら。

負極活物質に求められること

• 電位 が低いこと＝酸化されやすいこと。
• 水素過電圧が大きいこと＝通電しないときに溶けないこと。
• 充電時に形状が復元すること（二次電池の場合）。

イオン化傾向

集電体

アルミニウムは両性金属です。 酸の中では水素を出して溶けますが、アルカリの中では テトラヒドロキシドアルミン酸イオンとなってゲル状になります。

リチウム電池の正極活物質は多かれ少なかれ還元剤として働くので、水と反応してアルカリとなりアルミニウムを腐食します。しかしその場合は、ゲル状となるので、いわゆる孔食とは異なる腐食が進行します。

リチウムイオン二次電池用の正極集電体アルミニウムについて
立花和宏、東北大学博士論文、(2003).

リチウム電池駆動用電解液中におけるアルミニウムの不働態化
立花和宏、佐藤幸裕、仁科辰夫、遠藤孝志、松木健三、小野幸子, Electrochemistry, Vol. 69, No.9, pp.670-680, (2001).

静電誘導 （本田アンドレイ） stl

静電分極 （本田アンドレイ） stl

金属のポテンシャル （本田アンドレイ） 3mf stl

集電体と電極合材との接触抵抗

拡面処理した集電体と炭素の接触状態について
表面処理を施したアルミニウム集電体と電極合材との接触抵抗の発現要因 加藤 直貴, 小野寺 伸也, 伊藤 知之, 伊藤 智博, 立花 和宏, 仁科 辰夫, 科学・技術研究 , 3, 157-164, (2015).

メタルジャケット

次回

1. ◇ エネルギーの種類と物質
2. ◇ 電解工業と電気化学
3. ◇ 電池の起電力と分解電圧
4. ◇ 電気エネルギーと物質～電池の系譜～
5. ◇ 電池の内部抵抗と過電圧
6. ◇ 二次電池とキャパシタ
7. ◇ リチウムイオン二次電池の構造
8. ◇ セラミックス材料～正極活物質と導電助材の働き～
9. ◇ 金属材料～負極活物質と集電体の働き～
10. ◇ 有機材料～リチウム電池の電解液～
11. ◇ 高分子材料～リチウム電池のバインダーやセパレータの働き～
12. ◇ 化学工学とリチウム電池～分散・スラリーの作成と塗布乾燥～
13. ◇ サイクリックボルタンメトリーによる電池やキャパシタの評価
14. ◇ 交流インピーダンス法による電池やキャパシタの評価
15. ◇ 電池やキャパシタのマネジメント～ＢＭＳやスマートグリッド～

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