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🌡️ 📆 令和6年7月21日
⇒#3549@材料;

🏞 導電助材


【材料】導電助材⇒#3549@材料;

導電助材の大綱となる 材料は、材です。

👨‍🏫 講義ノート :
表   1 材料の諸元
項目 内容
名称 導電助材
危険性
操作
生成物

合材スラリーは、活物質、導電助材、結着材混ぜて、集電体に塗布、乾燥して電極とする。

正極合材は、正極活物質、導電助材、結着材を正極集電体に塗布乾燥して正極とする。

負極合材は、負極活物質、導電助材、結着材を負極集電体に塗布乾燥して負極とする。

導電助材の必要量は、活物質の比表面積 S ã€”m2/kg〕に比例します。結着材の必要量は、導電助材の比表面積 S ã€”m2/kg〕と活物質の比表面積 S ã€”m2/kg〕の和に比例します。よって電極の厚み t ã€”m〕を薄くするため活物質の粒径 r ã€”m〕を小さくすると、より高機能な導電助材と結着材が求められます。

比表面積 S ã€”m2/kg〕=(6÷粒径 r ã€”m〕×密度 d ã€”kg/m³ã€•ï¼‰


粒子一粒の体積 V ã€”m3〕は粒径 r ã€”m〕の3乗に比例し、表面積は粒径 r ã€”m〕の2乗に比例するので、活物質の粒径 r ã€”m〕に対する導電助材の粒径 r ã€”m〕比nが小さいほど、導電助剤の総体積は少なくてすみ、活物質の総体積と導電助剤の総体積のnとなります。例えば、3.5ミクロンの活物質に35nmの導電助剤を使う場合、その体積比は100:1程度になります。実際には導電助剤の偏在や形状の影響で、導電助剤はもう少し余計目に配合することになります。

活物質に接触するということだけの視点では、それでよいのですが、実際には集電体から活物質までのネットワークが形成されていなければなりません。導電助材の配合量が少なくなると、ネットワークを形成している導電パスの断面積 S ã€”〕が小さくなり、ネットワークの電気抵抗が徐々に大きくなると考えられます。しかし導電パスの断面積は一定以下になれず、よく分散された導電助材はむしろパーコレーション理論に従うと考えられます。パーコレーション理論の示す通り、ある閾値を下回ると急激に電池反応を起こさなくなります。


炭素材料と導電助材1)


炭素材料と導電助材

物性

表物性・特性
id物理量数値

🧪 この 材料 導電助材 の🧪成分( 化学種 )

この 材料 導電助材の細目

サンプル ( 内部資料 )

🚂 製品

材料は、寸法に自由度があります。 それを実際に容器につめたり、パッケージングしたりしたものが サンプルです。


物質の分類

物質 純物質 単体 化合物 混合物 均一混合物 不均一混合物
図   1 *  ç‰©è³ªã®åˆ†é¡ž
03 エネルギー化学 01 無機工業化学 08 化学・バイオ工学英語 05 卒業研究

物質は、 温度や圧力 によって、様々な状態をとります。 物質が固体、液体、気体、 超臨界流体のいずれの 状態を示した図を 状態図と言います。 分子結晶は、昇華しやすく、 イオン結晶は、融点や沸点が高いです。


表   2 高圧ガス容器
高圧ガスの分類 ガスの名称 性質 原料
/製法
🚂 製品
/用途
🏞 酸素ガス 酸素 🏞 空気 製鉄
🏞 水素ガス 水素 燃 LNG
🏞 液化炭酸ガス 二酸化炭素 消火
🏞 液化アンモニアガス アンモニア 燃 毒 🏞 空気
🏞 液化塩素ガス 塩素 毒 🏞 海水 /電解
アセチレンガス アセチレン 燃 溶接
可燃性ガス プロパン 燃 🏞 石油 🚂 燃料
可燃性・毒性ガス 可燃性・毒性ガス 燃 毒
毒性ガス 毒性ガス 毒
その他のガス アルゴン

事故が起きた後で調査をしてみると、「無理をした」「油断をした」「 知らなかった」「教わらなかった」など、安全に対する心構えの不備な事例が意外に多い 2 ) 📥 。

ボンベの 色 や文字の 色 は、高圧ガス保安法で定められています。 * 誤った色使いは、事故の原因になります。 *

可燃性ガスと不燃性ガスでは、ねじの切る向きが違います。 *

化学工業では、気体を 圧縮して高圧ガスとして使います。 冷蔵庫やエアコンの冷媒や燃料のLPガスも高圧ガスです 3 ) 。

🔷 高圧ガスの取り扱い

工業化学の原料となる資源

表   3 工業化学 の原料となる 資源
分野 相 ( 状態 ) 🏞 原料 🚂 製品
無機工業化学 気体 🏞 空気 アンモニア・ 🚂 肥料・酸素
液体 🏞 水資源 ・ 🏞 海水 食塩・ 苛性ソーダ・ 塩素 水素
固体 鉱物 金属( 🚂 鉄鋼
)・セラミックス 🏞 フロン *
有機工業化学 気体 LNG 水素・エチレン フロン
液体 🏞 石油 エチレン・酢酸ビニル
固体 石炭 鉄鋼

天然資源 には、物質資源、 エネルギー資源、情報資源があります。


固体の材料

表   4 41 固体の 材料
金属材料 非金属材料 複合材料
鉄鋼材料 非鉄金属材料 セラミックス
ガラス
高分子
🏞 ゴム
炭素鋼
合金鋼
鋳鉄
鋳鋼
金・銀 ・ 銅
🏞 🧪 ⚛ アルミニウム
マグネシウム
ニッケル
チタン
亜鉛
🏞 石材
🏞 木材 ・皮・ 繊維
繊維強化プラスチック
繊維強化金属
鉄筋コンクリート
金属強化セラミックス

材料は、その材質の違いにより金属材料と非金属材料に分類されます 4 ) 。

狭い意味で、材料といったとき、常温常圧で固体の 状態の 物質を指すことがあります。

純物質としての 金属は、柔らかすぎるので、混合物の合金が使われます。広い意味での混合物の固体材料を複合材料と呼ぶことがあります。


金属材料の産業上の分類

表   5 金属材料の産業上の分類
用途
重金属 鉄鋼 鉄鋼 ⚛ 鉄 鉄合金 モーター
非鉄金属 🏞 非鉄金属
(狭義)
⚛ 🏞 銅 🏞 銅合金
鉛
🏞 亜鉛
スズ
貴金属 ⚛ 🜚 金
⚛ 🜛 銀
白金族
軽金属 🜀 🏞 🧪 ⚛ アルミニウム 🏞 ジュラルミン
マグネシウム
チタン
希少金属 リチウム
ウラン

鉄はもっとも身近な金属だ。 金属はカタチを自由に変えることができ、しかも強くしなやかだ。石斧で田んぼを耕すのがいかに困難かを想像すれば、鉄器が農耕を飛躍的に進歩させたことがうなずける。 日本では、 弥生時代 に鉄器が普及し、 稲作がはじまり、定住生活がはじまりした。

ニラコ

◇ 参考文献


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