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  電池性能と合材スラリー

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この 講義 卒業研究(C1-電気化学2004〜) の単元です。


この講義の概要


概要

電池は材料開発が終わればそれで終わりというわけにはいかないそれぞれの材料がその機能分に発現できるよう電池してくみ上げる必要があるからである実際に電極材料の塗布乾燥プロセス異なると同じ材料使っていても電池性能が全く異なってしまうそこで本節では電極材料の塗布塗布乾燥プロセス電池性能まつわる話題について議論する

リチウムイオン次電池の製造は正極負極それぞれに基材となる金属箔に合材スラリー塗布乾燥セパレータさんで巻き取り電解液含浸させた後密閉して行われる合材スラリー正極負極の電池反応活物質ばかりではなく導電助材分散剤結着材などが混練される本来であれば活物質ひとつひとつに結線しなければならない電気回路塗布プロセスおける自己組織化によって量産可能にしているのである

塗布する以上流動性がなければならないつまりレオロジー的性質が求められるのであるしかも活物質と炭素導電助材と種類固体粉末スラリーありともに分に分散している必要がある持ち歩きの面から電池の構成部材の固体化が期待されているものの濡らすだけで界面の形成が可能な液体電解質の使用は捨てがたい

正極について言えば電池の活物質は酸化力維持するための酸素原子反応物質であるリチウム原子そして価数変化させながら酸素つなぎとめておく遷移金属原子からなるセラミックスあるセラミックスは金属ガラスプラスチクスと違ってその形状の制御は困難であり焼成粉砕後の現状有姿の粉体使う場合がほとんどである

スラリー構成するための液体としてはNMPのような溶媒使うこれは後に乾燥固着させるためのバインダー溶解するためである溶媒乾燥よって最終的に除去されるがバインダー電極内に残存するためエネルギー密度の向上や内部抵抗の低減など様々な観点から最適な配合が検討されている

やぎぬまは2010年にそれまでの研究リチウムイオン電池合材スラリー最適化というテーマ修士論文してまとめ山形大学卒業したリチウムイオン二次電池用バインダーおよび合材スラリーの評価法に関する研究1)

バインダ…は活物質2)と導電助材導電助材(導電助剤)3)結着して合材4)したり合材集電体集電体(集電子)5)接着したりします活物質や導電助材が凝集しないための高分子分…ことが知られているバインダ6)

バインダと電子伝導の阻害…は○柳沼雅章,…らは2008年に大阪府堺市堺区戎島町4-45-1で開催された第49回電池討論会において炭素導電助材含む電極におけるパーコレーション現象用いたバインダの評価について報告してい…ことが知られているバインダと電子伝導の阻害7)

バインダイオン透過性…はバインダ電解液膨潤してイオン透過するようです高分子電池8) 活物質関する関係 ○阿部智幸,…らは2006年に同志社大学工学部京田辺市多々羅都谷1-3開催さ…ことが知られているバインダのイオン透過性9)

K. Tac…らは1999年にで開催された196th Meeting of the ECSにおいてアルミニウム集電体純度電池性能ついて述べる中でバインダー電池性能及ぼす影響について報告しているImpurity Effect in Aluminum Cathode Current Collector on Charging/Discharging Performance of Lithium Secondary Battery10)

松木健立…らは2000年にリチウム次電池の性能評価の標準化について報告し…と述べているリチウム二次電池の性能評価の標準化11)

松木健立…らは1999年にLiMn2O4系に対する導電付与材集電体&電解液の効果について報告しリチウムイオン次電池の正極活物質であるマンガン酸リチウム12)系の電池反応において導電付与材集電体&電解液がどのような影響およぼすか検討した正極に LiMn2O4 を用いたリチウム二次電池の充放電挙動−集電体と電解液の組み合わせの影響−13) 【関連…と述べているLiMn2O4系に対する導電付与材、集電体&電解液の効果14)

立花和宏,松…らは1997年にProposal for an accrate and rapid international electrochemical test for various battery materials using T-M cellPart.1Test results EMD in KOH and LiMn2O4 in organic electrolyteについて報告しアルカリ乾電池使われる電解酸化マンガンEMDリチウムイオン次電池に使われるマンガンリチウムLiMn2O4簡便で迅速な評価方法開発した ツーソン【学会】ツーソン…と述べているProposal for an accrate and rapid international electrochemical test for various battery materials using T-M cell(Part.1):Test results EMD in KOH and LiMn2O4 in organic electrolyte15)

○立花和宏…らは1997年に大阪豊中で開催された第38回電池討論会において次電池および次電池の充放電時における正極導電助材としての炭素材料の機能について報告している一次電池および二次電池の充放電時における正極導電助材としての炭素材料の機能16)

活物質
導電助材(導電助剤)
合材
集電体(集電子)
バインダ
バインダと電子伝導の阻害
バインダのイオン透過性
Impurity Effect in Aluminum Cathode Current Collector on Charging/Discharging Performance of Lithium Secondary Battery
正極に LiMn2O4 を用いたリチウム二次電池の充放電挙動−集電体と電解液の組み合わせの影響−
【学会】ツーソン
一次電池および二次電池の充放電時における正極導電助材としての炭素材料の機能

関連の展示品

参考文献書籍論文 ・URL)

課題



<li> <article> 立花和宏. <q><cite> 電池性能と合材スラリー </q></cite>. 山形大学,  <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID=11063'> 卒業研究(C1-電気化学2004〜) <a/a> 講義ノート, 2009. <a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=2875'> https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=2875 </a> ,  (参照 <time datetime="2017-12-17">2017-12-17</time>). </article> </li>

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