炭素材料と導電助材

炭素材料は共役系の電子で電気を流します。これは金属中の自由電子の動きとは異なります。

粒子一粒の体積 V 〔m³〕は粒径 r 〔m〕の３乗に比例し、表面積は粒径 r 〔m〕の２乗に比例するので、活物質の粒径 r 〔m〕に対する導電助材の粒径 r 〔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 〔m²〕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。