👨‍🏫セラミックス材料～正極活物質と導電助材の働き～（２０１１＿Ｈ２３）

活物質はイオン結合です。だから電子は流しません。でも・・・

活物質が反応するときは電子とイオンの両方を供給する必要があります。活物質の奥のほうまで反応させるには固体中を物質輸送する必要があります。その駆動力とは・・・？

活物質と導電助材と電解液の接触稜線上で起きる電池反応の速度。電解液と導電助材がスピノーダル構造をとっているところへ活物質をどう配置するのがよいのか。活物質存在によるスピノーダル構造からドロップレット構造への遷移。スラリーの配合、分散から塗布乾燥の過程で何が起こるか。

反応前後で体積変化を起こします。

【物理量】

容積分率 ψ 〔・〕モル体積 V_m 〔m³/mol〕

グラファイト系のカーボンはバルクの導電率は高いと言われています。しかし合材スラリー中では表面が非極性のため表面が極性の正極活物質よりも表面が非極性の有機分子で被覆されてしまいます。その結果、カーボンと活物質の電子授受が行われなくなり、電極内部抵抗が上がるため、導電助材として不適切ということになります。

カーボンブラック系のカーボンは表面に酸素のような極性の部位を有するため、カーボンと活物質の電子授受が行われやすくなります。しかしこの場合でも完全にカーボンの表面を覆わないようなバインダーを選定する必要があります。

バインダーは電解液の溶媒に溶解しない、充電時の酸化環境に十分耐えられるなどの要求に加えて、カーボンと活物質の間に入り込んで電子授受を阻害しないことも求められます。ＰＶｄＦはフッ素による極性基を主鎖に持つため乾燥時に自己組織化してカーボンや活物質の表面に吸着する際に電子授受を阻害しない形状をとるものと考えられます。

【材料】

無機材料

炭素材料

セラミックス

【物理量】

容積分率 ψ 〔・〕

Li+e<->LiMn2O4(トポタクティック反応) Li+e<->LiMn2O4(トポタクティック反応) ¹⁾

Li+e<->LiCoO2(トポタクティック反応)⇒#414@反応;²⁾

【関連講義】

卒業研究（Ｃ１-電気化学２００４～）,活物質 ³⁾

卒業研究（Ｃ１-電気化学２００４～）,リン鉄酸リチウム（オリビン）リン鉄酸リチウム（オリビン）（ＬＦＰ）⁴⁾

カーボン材料（アセチレンブラック系）カーボン材料（カーボンブラック系）⁵⁾

カーボン材料（グラファイト系）カーボン材料（グラファイト系）⁶⁾

セラミック材料（目次）

セラミック材料（目次）
（堂山昌男・山本良一. セラミック材料. 東京大学出版会, . ）

(1) Li⁺ + e^- + Mn₂O₄ → LiMn₂O₄, ?, (反応-501).
(2) Li⁺ + e^- + CoO₂ ↔ LiCoO₂ Eº = 0.8V, = 0.8 V, (反応-414).
(3) 実験方法 > 材料＆試 > 活物質,材料＆試料（消耗品）
仁科辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2006).
(4) 実験方法 > 材料＆試 > 活物質 > 正極活物 > リン鉄酸リチウム（オリビン）（ＬＦＰ）,正極活物質
 仁科辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2007).
(5) 実験方法 > 材料＆試 > カーボン > カーボン材料（カーボンブラック系）,カーボン材料
 仁科辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2007).
(6) 実験方法 > 材料＆試 > カーボン > カーボン材料（グラファイト系）,カーボン材料
 仁科辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2007).

◇ 参考文献( 書籍・雑誌・URL )

(1) 堂山昌男・山本良一. セラミックス序論. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(2) 堂山昌男・山本良一. 電子伝導性. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(3) P. W. Atkins [著]/千原秀昭, 稲葉章訳. イオンの移動. アトキンス物理化学要論　第４版. 東京化学同人, 0:00:00.

(4) . 起電力. . , 0:00:00.

(5) 堂山昌男・山本良一. 先端技術におけるセラミックス. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(6) P. W. Atkins [著]/千原秀昭, 稲葉章訳. ボルタンメトリー. アトキンス物理化学要論　第４版. 東京化学同人, 1998.

(7) . 電荷移動の速さ. . , 1998.

(8) . 速度式の解釈. . , 1998.

(9) 堂山昌男・山本良一. 熱的物性. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(10) P. W. Atkins [著]/千原秀昭, 稲葉章訳. ブラッグの法則. アトキンス物理化学要論　第４版. 東京化学同人, 1998.

(11) 堂山昌男・山本良一. セラミック材料（目次）. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(12) Peter Atkins・Julio de Paula／千葉秀明・稲葉章訳. はじめに. アトキンス物理化学要論　第５版. 東京化学同人, 2012/10/01.

(13) 堂山昌男・山本良一. 電気的物性. セラミック材料. 東京大学出版会, 1986/04/25.

(14) . 金属、イオン性固体、共有結合固体. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(15) . 電気化学. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(16) . 双極子間の相互作用. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(17) . 分子間相互作用. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(18) . 電気化学. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(19) . アトキンス物理化学要論（目次）第４版. 物理化学要論. , .

(20) . はじめに. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(21) . 分光法：分子の回転と振動. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(22) . アトキンス物理化学要論　第５版（目次）. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(23) . 熱力学第一法則. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(24) . 気体の性質状態. アトキンス物理化学要論　第５版. , .

(25) . 光学的物性. セラミック材料. , .

(26) . 誘電性. セラミック材料. , .

(27) . 電気化学. . , .

(28) . 分子間相互作用. . , .

(29) . 分子間相互作用. . , .

(30) . 種々の電池. . , .

(31) . 固体表面. . , .

(32) . バンドの占有. . , .

(33) . WebClass. . https://ecsylms1.kj.yamagata-u.ac.jp/webclass/login.php?group_id=1356307, (参照2013-4-24).

(34) . 講義ノート. . https://ecsylms1.kj.yamagata-u.ac.jp/webclass/login.php?id=aa275c0e46c33bc231739cd586bf89d4&page=1', (参照2013-4-24).

(35) . 学生実験チュートリアル. . https://ecsylms1.kj.yamagata-u.ac.jp/webclass/login.php?id=a5ccc8441922ffbe0a28d093049dd038&page=1, (参照2013-4-24).

(36) . C1. . /amenity/~host/yz/c1/Education/Energy.htm, (参照2014-5-1).

(37) . https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/56307/56307.asp. . https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/56307/56307.asp, (参照2015-7-26).

.セラミックス材料～正極活物質と導電助材の働き～（２０１１＿Ｈ２３）. 山形大学, エネルギー化学特論講義ノート, 2011. https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3265 , （参照 2024-11-21）.


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<a  id='yznl3265' href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3265'>
👨‍🏫
</a>
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セラミックス材料～正極活物質と導電助材の働き～（２０１１＿Ｈ２３）
</a>
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<article>
立花和宏.
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3265'>
<q><cite>
セラミックス材料～正極活物質と導電助材の働き～（２０１１＿Ｈ２３）
</q></cite>
</a>.

山形大学, 
<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Syllabus.asp?nSyllabusID=11208'>
エネルギー化学特論
<a/a>
講義ノート, 2011.

<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3265'>
https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/Asp/Youzan/@Lecture.asp?nLectureID=3265
</a>
, 
（参照 <time datetime="2024-11-21">2024-11-21</time>）.
</article>
</li>

</article>
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