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  集電体と精密塗布・乾燥技術

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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(集電体と精密塗布・乾燥技術)の親単元は エレクトロニクス分野における精密塗布・乾燥技術(仮)(2011) です。

初版
集電体と精密塗布乾燥技術

電池の内部から外部回路へ電流取り出す部材集電体集電材集電子などと呼ぶ般のリチウムイオン電池では電極面積多くするために電極箔ぐるぐる巻きにしたジェリーロール構造とるため集電体集電箔ホイルと呼ぶこともある電池と異なり電池では充電によって電池内部が放電前の状態に戻ることが必要であるしたがって集電体も電気伝導性や機械的特性に加えて充電に適した特性持つ金属が選ばれている般的には正極箔には充電時に高い電位でアノード分極されても有機電解液中で不働態化しかつ有機電解液の分解抑制するアルミニウム負極箔には充電時に低い電位でカソード分極されてもリチウム合金化することのない銅が選ばれるもっともチタン酸リチウムのような高電位負極活物質が採用されれば負極箔にも銅より軽量のアルミニウムが採用される可能性がある

さてリチウムイオン電池の正極箔の集電体として使われるアルミニウム箔の表面には自然酸化皮膜が存在しておりこれが空気中でアルミニウム箔が耐食性有する因であるさらなる耐食性の向上と表面の機能改善のために積極的にこの酸化皮膜利用するのに予めアノード酸化施したアルマイトなどの工業製品があるこれらアルミニウム箔の表面酸化皮膜は空気中など環境中の酸素や水分によって平衡状態にありかりにキズがついたとしてもその酸化皮膜は酸素や水分によって自己修復されるところがリチウムイオン電池では負極の動作にリチウムの酸化還元反応が関与するため電解液にはリチウム反応しづらい非プロトン性溶媒使う必要があり結果としてリチウムイオン電池内部環境において正極箔であるアルミニウム箔に対する溶媒の自己修復機能は期待できないそればかりか充電時に高い電位でアノード分極されるためアノード溶解引き起こす可能性があるそのため般的なリチウムイオン電池アルミニウム箔とPF6-BF4-いったアルミニウム不働態化促すアニオン含む電解液と組み合わせる

このように正極箔の集電体として使われるアルミニウム箔の表面には不働態皮膜が存在するがこの不働態皮膜は電池活物質と電子の授受は行えないそこで炭素導電助材が集電箔と活物質の電子輸送の橋渡し役として使われるアルミニウム箔の表面の不働態皮膜は不定比化合物半導体ともいうべき性質有し有機電解液活物質対してはほぼ絶縁体として振舞うが炭素導電助材電子授受行うことができるそこで実際の電極製造工程では炭素導電助材正極活物質混合して分散した合材スラリー作成しそれアルミニウム箔に塗布乾燥して正極箔とする


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