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令和6年11月21日 （木）

👀 過充電時における導電助材の体積膨張に及ぼす電解組成の効果

過充電時における導電助材の体積膨張に及ぼす電解組成の効果

電池反応に伴い活物質が膨張収縮するため、集電体｜合材界面には常に応力がかかる。過大な応力は集電体｜合材界面の密着性を低下させ、接触抵抗を増大させ、ついには集電体からの剥離に至る。しかしながら、導電助材の炭素について体積変化について研究した例は少ない。本研究では炭素の種類と電解液の種類を変えて、過充電時の体積膨張を抑制して、集電体｜合材界面の剥離を抑制する方法について模索した。

仁科辰夫, …らは、2012年にヒルトン福岡シーホークで開催された第53回電池討論会において電流遮断法によるリチウムイオン二次電池の過電圧緩和過程の解析について報告している¹⁾。

【２０１１年度（平成２３）卒業研究】²⁾

○武田浩幸,…らは、2011年にタワーホール船堀（〒134-0091　東京都江戸川区船堀4-1-1） で開催された第52回電池討論会においてリチウムイオン二次電池過充電時のアルミニウム集電体からの炭素導電助材の剥離現象について報告している³⁾。

及川俊他,山…らは、2011年に東北大学川内北キャンパス(宮城県仙台市青葉区川内27-1) で開催された平成23年度　化学系学協会東北大会においてリチウム電池過充電時の漏れ電流のゆらぎ現象（仮）について報告している⁴⁾。

たけだは、2010年に、それまでの研究を交流インピーダンス法によるリチウムイオン二次電池用有機溶媒の評価というテーマで卒業論文としてまとめ、山形大学を卒業した⁵⁾。

○武田浩幸,…らは、2009年に日本大学工学部（福島県郡山市田村徳定字中河原1）で開催された平成21年度　化学系学協会東北大会においてリチウムイオン二次電池の正極活物質と集電体界面の密着性について報告している⁶⁾。

吸着サイトにアニオンが吸着すると体積が膨張し応力が発生して剥離が起きる。従って吸着サイトが小さい分散剤やバインダー求められる。また吸着サイトの多い分散剤やバインダーは電子伝導阻害を起こす。

【物理量】体積⁷⁾被覆率⁸⁾

【関連講義】卒業研究（Ｃ１-電気化学２００４～）,【２０１０年度（平成２２）卒業研究】⁹⁾

電流遮断法によるリチウムイオン二次電池の過電圧緩和過程の解析
仁科辰夫, 武田浩幸, 川平孝雄, 立花和宏,講演要旨集 (2012).

緒言（Ｃ > Ｃ１履歴 > 【２０１１年度（平成２３）卒業研究】,Ｃ１履歴
仁科 辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2011).

リチウムイオン二次電池過充電時のアルミニウム集電体からの炭素導電助材の剥離現象
○武田浩幸,及川俊他,本田千秋,関根智仁,立花和宏,仁科辰夫,第52回電池討論会　講演要旨集 (2011).

過渡電流観察によるリチウム電池炭素導電助材と集電体の微小剥離の解析
○及川俊他,長谷川拓哉,長瀬将太,武田浩幸,山本俊,立花和宏,仁科辰夫,平成23年度　化学系学協会東北大会講演要旨集 (2011).

リチウムイオン二次電池の正極活物質と集電体界面の密着性
○武田浩幸,柳沼雅章,渡邉貴太,仁科辰夫,立花和宏,平成21年度　化学系学協会東北大会講演要旨集 (2009).

緒言（Ｃ > Ｃ１履歴 > 【２０１０年度（平成２２）卒業研究】,Ｃ１履歴
仁科 辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2010).

◇ 緒言

背景

工業製品や材料について調べます。 研究プロジェクトに参加するのもいいでしょう。

目的

🔷 実験方法

工学部の場合、モノヅクリの研究論文ですから、準備するもの、作成手順、そして評価と述べてゆきます。評価だけの論文はあまりよくありません。 できるだけエコ研究・ＤＩＹを目指しましょう。

サンプル や 消耗品は、購入先（業者、店舗、ネット）なども示して、 表にまとまっていると読者が追試しやすいです。

準備するもの

サンプル の 履歴

作成手順

消耗品の 履歴

評価の方法

装置と 使用履歴

管理の方法

管理の方法を示してください。試作品やデータの管理の方法、リユース、リサイクルや廃棄の方法があるとありがたいです。

◇ 結果と考察

物理量（ 起電力E〔V〕など）には 単位を示しましょう。本文中に示すときは、量名と記号を示し、〔〕で単位を示します。グラフの軸や表中では、物理量を単位で割って数値のみを示しましょう。

論文は、文章が集まって段落を作り、段落が集まって、節ができ、節が集まって章ができます。 図や 表、 数式や化学式を使います。 物理量にはnomenclatureがあると良いでしょう。

• 佐藤史人;本田千秋;武田浩幸.【議事】炭素導電助材・分散剤.

研究ノート

• 佐藤史人;本田千秋;武田浩幸.【議事】炭素導電助材・分散剤.

図 （グラフ、写真）、表などを活用しましょう。

図や 表 には図題（キャプション）や表題をつけます。 図や 表の 説明にはひとつの段落を使います。

◇ 参考文献 （ 書籍 ・雑誌 ・口頭発表 ・URL ）

武田　浩幸の学会発表

• ○武田浩幸,柳沼雅章,渡邉貴太,仁科辰夫,立花和宏..リチウムイオン二次電池の正極活物質と集電体界面の密着性.平成21年度　化学系学協会東北大会,日本大学工学部（福島県郡山市田村徳定字中河原1）,(2009/09/19 9:00:00).
• 本田千秋,武田浩幸,八重樫起郭,立花和宏,仁科辰夫,松嶋雄太..導電助材の混練による正極活物質の結晶構造変化と電池性能.2011年電気化学秋季大会,朱鷺メッセ（新潟市） ,(2011/09/09).
• ○及川俊他,長谷川拓哉,長瀬将太,武田浩幸,山本俊,立花和宏,仁科辰夫..過渡電流観察によるリチウム電池炭素導電助材と集電体の微小剥離の解析.平成23年度　化学系学協会東北大会,東北大学川内北キャンパス,(2011/09/17).
• ○武田浩幸,及川俊他,本田千秋,関根智仁,立花和宏,仁科辰夫..リチウムイオン二次電池過充電時のアルミニウム集電体からの炭素導電助材の剥離現象.第52回電池討論会,タワーホール船堀（〒134-0091　東京都江戸川区船堀4-1-1） ,(2011/10/17).
• 仁科辰夫, 武田浩幸, 川平孝雄, 立花和宏..電流遮断法によるリチウムイオン二次電池の過電圧緩和過程の解析.第53回電池討論会,ヒルトン福岡シーホーク,(2012/11/14).

• 武田　浩幸. 過充電時における導電助材の体積膨張に及ぼす電解組成の効果. 山形大学 物質化学工学専攻 ,修士論文, 2010. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/Academic/@Thesis.asp?nThesisID=323, （参照 2024-11-21）.