Ｌｉ（リチウム）電池電極（技術書籍S1547）
| ◎どんなに良い材料でも“電池にした時に性能を発揮しなければ意味がない” 電池性能をフルに発揮するための 『バインダーと活物質の混合比率』『撹拌時間設定』の勘どころ！ |
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S1547書籍 |
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《販売》企業研修協会 《発行》技術情報協会 |
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●発刊：2009年１２月 ●体裁：Ｂ５判 （３７９頁、上製本） ●定価：８９,２５０円(税・送料込) |
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【執筆者（敬称略）】 |
| ■電気化学工業（株） 和田 徹也 ■山形大学 立花 和宏 ■山形大学 木俣 光正 ■（株）住化分析センター 末広
省吾 ■佐賀大学 芳尾 真幸 ■富山県立大学 平井 敏郎 ■昭和電工（株） 武内 正隆 ■武田コロイドテクノ・コンサルティング 武田 真一 ■ナノフォトン(株) 内山 知也 ■群馬大学 鳶島 真一 ■山形大学 長谷川 政裕 ■児玉化学工業（株） 竹原 秀麿 ■愛知工業大学 大澤 善美 ■千葉大学 大坪泰文 ■山口大学 大佐々邦久 ■東洋アルミニウム（株） 多田裕志 ■ｹｯﾁｪﾝ・ﾌﾞﾗｯｸ・ｲﾝﾀｰﾅｼｮﾅﾙ(株) 前野聖二 ■群馬大学 森本 英行 ■アルケマ(株) 松永 昌之 ■ビックケミー・ジャパン(株) 若原 章博 ■関西大学 芝田 隼次 ■鳥取大学 坂口 裕樹 ■淺田鉄工(株) 後藤 正明 ■神戸大学 菰田 悦之 ■東京理科大学 駒場 慎一 ■首都大学東京 金村 聖志 ■宇部興産(株) 吉武 秀哉 ■岩手大学 宇井 幸一 ■寿工業(株) 院去 貢 ■ホソカワミクロン(株) 井上 義之 ■旭化成エンジニアリング(株) 綾部 守久 ■長崎大学 山田 博俊 ■日本ゼオン(株) 薮内 庸介 |
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＜内容項目＞ |
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第１章 電極活物質の微粉砕と 粒子径最適化 第１節 リチウムイオン二次電池電極作製のための 負極活物質の改質、表面修飾 −活物質の表面性状が他の 電極構成部材や電解液との相性を左右する！ １．負極活物質材料の表面修飾・改質法の概要 ２．カーボンコーティングによる表面修飾・改質 ３．カーボンコーティング以外の手法による表面修飾・改質 第２節 アセチレンブラックの均一粒径化、 高伝導化と電極材料への応用 −導電助剤としてどれだけの効果があるのか？ １．アセチレンブラックとは ２．高導電化への試み ３．導電助材としての適用（正極） ４．導電助材としての適用（負極） 第３節 電極活物質のナノ多孔化と 挿入・脱離特性、反応解析 −正極活物質に求められる『ナノサイズ化＋多孔質化』『導電助剤との複合化』！最適な作製方法は？ 電気化学特性はどこまで上がるか？！ １．電極活物質のナノ多孔化・複合化 ２．ナノ多孔・複合体電極の作製例 ３．ナノ多孔・複合体電極の電気化学特性評価 第４節 有機溶媒中における電極材料のぬれと分散 −複数の電極材料からなる ヘテロ系スラリーを調製するポイント！ １．ぬれとは ２．ぬれと接触角 ３．ぬれと固体の表面自由エネルギー ４．湿潤剤の役割 第５節 湿式ジェットミルによる電極材料の 微粒子化、分散状態の最適化 −活物質の微粒子化と電池特性に及ぼす効果を詳説！ １．高圧湿式ジェットミル ２．Liイオン電池用正極活物質の微粒子化と 電池特性に及ぼす効果 第６節 ビーズミルによる 均一粉砕・分散・ナノ粒子分散と 粒子径の均一化 −粒度分布、コンタミ、安定性、、、 Li電極材料処理の可能性は？ １．微粉砕と粒子分散との違い ２．微粉砕機 ３．ナノ粒子分散装置 第７節 粉砕粒径均一化のための 粉砕助剤の効果的な活用 −長寿命、高容量かつ安全性の高い活物質の生産に！ １．粉砕助剤とは ２．乾式粉砕プロセスにおける粉砕助剤 ３．湿式粉砕プロセスにおける粉砕助剤 ４．粉砕助剤の活用のすすめ 第２章 電極スラリー調製技術 〜バインダー・添加剤の 選び方・使い方、プロセスの最適化〜 第１節 スラリー調製のための 各種添加剤の最適選定と添加効果 ［1］リチウムイオン二次電池電極材における 分散剤の最適な選定とその特性、効果 −分散剤の分子量決定要因、バインダーとの 相溶性コントロール、粘性制御法、分散剤の作用機構！ １．微粒子の分散安定化 ２．粘性制御 ［2］電極材の熱安定性、過充電防止剤としての 添加剤作用機構とメカニズム −シロキサン添加によるセルの充放電特性！ １．ポリエーテル変性シロキサン添加電解液による リチウム電池用負極の表面改質が 電気化学的特性と熱的挙動に与える影響 ２．過充電防止剤 ３．今後の展望 ［3］Li電池電極用導電助剤としての 導電性フィラーの適用と評価 −サイクル寿命、電解液浸透性は どこまで改善できるのか？ １．ＶＧＣＦの製造方法と特徴 ２．ＶＧＣＦのＬＩＢ電極用導電助剤としての添加効果 ３．ＶＧＣＦの分散方法の検討 ４．ＶＧＣＦのＬＩＢ電極用導電助剤としての今後の展開 第２節 最適なバインダーの選定と 目的に応じた選び方 ［1］ リチウムイオン二次電池電極用バインダーの 特徴とスラリー作製、乾燥のポイント −水系バインダーを用いて適正な粘度、 レオロジー特性を得るためのポイントを詳説！ −活物質をスラリー化した際の 塗料特性、電極を捲回した際の 柔軟性、電解液への不溶性、電気化学的な安定性 １・負極用バインダーの種類と特徴 ２．スラリー作製上の留意点 ３．乾燥工程上の留意点 ４．負極用バインダー ５．正極用バインダー ［2］水溶性高分子（PAA）を用いた リチウムイオン二次電池用バインダーの 特性とスラリー調製 −コスト・環境負荷の面で優位性のある水系バインダー！ 電極のサイクル特性はどこまで改善できるのか？ １．電極の作製方法 ２．ポリアクリル酸を用いた リチウムイオン二次電池用黒鉛負極の開発 ［3］リチウムイオン二次電池用PVDFバインダーの 特性とスラリー調製 −電池の安全性に寄与するバインダーの性能は大きい！『残存する金属量』『イオン溶出量』『集電体との接着性』 『電極シートの「曲げ」に対応する柔軟性』 １．PVDF製造プロセスとバインダー特性 ２．高分子量PVDFが有するバインダー特性 ３．PVDFバインダーと電池の安全性 ［4］負極活物質と電解液にあわせた界面制御と 機能性バインダー −期待が集まるシリコン系負極材料！ 性能をもっとも引き出すバインダーはどれだ！？ １．ナトリウム塩被覆による炭素負極特性の改善 ２．機能性バインダーによる炭素負極特性の改善 ３．バインダーによるシリコン系負極特性の改善 第３節 電極分散液・スラリーの調整プロセス最適化 ［1］ Li電池関連材料の有機溶媒中での 分散とその評価 −添加剤の種類・グレードや添加量を求めるキーポイント！粒子径、沈降速度／沈降体積、粘度／降伏応力の「考え方」「求め方」！ １．チタン酸バリウム(BaTiO3)のトルエンおよび エタノールの混合溶液中での分散 ２．直鎖飽和脂肪酸による磁性酸化鉄の分散安定化 ３．凝集・分散の評価法 ［2］バッチ式精密混合機による Li電極材料精密混合、分散技術 −二種の活物質の混合、活物質のぬれ性改善、バインダーとの結合性改善、正極活物質と導電助剤を強固に結合、 高出力化、サイクル特性改善、熱的安定性の確保！ １．乾式粒子複合化技術 ２．乾式粒子複合化装置による Li電池材料の性能向上の事例 ［3］混練押し出し機を用いた電池材料の分散技術 −充填密度のアップ／プレス圧の低減、厚膜コーティングへの対応、導電助剤・バインダー使用量の低減に向けて！ １．ミラクルＫＣＫの構造と分散、解砕の原理 ２．分散、解砕処理の方法 ３．分散、解砕の実施例 ４．期待される効果 |
［4］チクソ性の発現メカニズムとその制御 −『活物質のネットワーク構造』と 『電気伝導度・弾性率』の定量的関係に迫る！ １．ネットワーク構造の形成と輸送現象 ２．ネットワーク構造とチクソ性の制御 ［5］リチウムイオン二次電池用電極スラリーの 流動・充填特性の評価と流動挙動メカニズム −電極スラリーの流動特性制御の必須事項！ 活物質間にはどんな力が働くのか？ 分散剤はどのように吸着するのか？ １．微粒子の大きさと付着性 ２．分散剤の吸着 ３．分散性の評価 ［6］ケッチェンブラックの特徴と応用および 分散、スラリー調整方法 −分散が難しいとされるカーボンブラックを、導電性が最適となるように処理するための『チェックポイント』！ １．導電性カーボンブラックとは？ ２．導電性カーボンブラック含有スラリーを 開発する上でのポイント ３．導電性カーボンブラック含有スラリーの応用例 ［7］電極作製におけるスラリーの調製と 塗布、塗工の最適化 −最適な活物質／バインダーの比率と 混合時間の判断基準！ １．電極密度と塗工 ２．有機溶媒系および水系塗工液バインダー ３．有機溶媒系バインダー用いる 正極活物質（LiCoO2）の塗工例 ４．アセチレンブラックを用いない塗料溶液の作成例 ［8］電極スラリーの分散・凝集特性の測定と評価 −電極スラリーを希釈せず、濃厚なまま評価するには １．電極スラリーの分散・凝集特性 ２．分散・凝集特性と分散安定性 ３．再凝集に対する安定性とゼータ電位 ４．超音波スペクトロスコピーによる分散・凝集特性評価 第３章 電池特性向上へ向けた 塗布・塗工・乾燥プロセスの最適化 総論 塗布・乾燥条件にまつわる 最適プロセスと今後の課題 −スラリーの乾燥途中で一体何が起きているのか？ どのような成分が電極の特性に影響するのか？ １．リチウムイオン二次電池の高エネルギー密度化と 高出力化の課題 ２．リチウムイオン二次電池の大型化への課題 ３．電池性能と電極合材スラリー ４．電極スラリーの乾燥過程 第１節 集電体の表面処理、界面制御 ［1］正極集電体に対するAl不働態化と 不働態皮膜(バルブメタル)の制御 −不働態皮膜の厚み、拡面処理が 接触抵抗に及ぼす影響は？ １．有機電解液中におけるアルミニウムの不働態化 ２．アルミニウム不働態皮膜と電池合材の接触抵抗 ［2］電極被膜形成の制御とその効果 −電池の長期信頼性確保のキー技術 『アルミニウム集電体の腐食抑制』！ １．機能性電解液：初期型機能性電解液 ２．機能性電解液：第二世代機能性電解液 （ナノコントロール） ３．機能性電解液：第三世代機能性電解液 （ECM型被膜形成） ４．機能性電解液：新規機能性電解液 （アルミニウム集電体腐食抑制機能性電解液） ５．機能性電解液の近未来技術 ［3］アルミニウム箔電極、集電体表面処理 −要求される機械的特性、耐電解液特性を満たす 集電体の選び方充放電サイクル特性、 電気化学特性を向上させる加工法！ １．アルミニウム箔電極・集電体の製造方法 ２．リチウムイオン電池正極集電材料に要求される特性 第２節 正極・負極合材の 塗布・乾燥プロセスの最適化 ［1］塗布・乾燥プロセスにおける 微粒子分散・凝集状態と 粘弾性・レオロジーの解析 −『スラリーの粘度、塗布時のせん断速度』と 『活物質の分散状態』の関係の予測に役立つ！ １．固体高分子形燃料電池とリチウムイオン電池の構成 ２．PEFC触媒層の作製プロセスと塗布乾燥技術 ３．調液プロセス ４．塗布プロセス ５．乾燥プロセス ［2］電極コーティングの最適化、電極塗工での 問題点と対応策 −電極スラリーの粘度変化への対応、 塗工厚みの均一化、エアの巻き込み／ダイスジ対策！ １．電極塗工に於ける現状の課題と問題点 ２．塗工の最適化と問題点への対策 ３．電極用コーティングに用いられるコーティングシステム ４．薄膜・低粘度塗工 ［3］電極塗布・乾燥プロセスにおける 界面状態の制御と解析 −多孔質電極の充放電曲線・ インピーダンス挙動の予測法！ １．塗布電極の構造 ２．塗布電極の観察 ３．塗布電極と単粒子電極の比較 ４．塗布電極の反応速度支配因子 ［4］電極のスリット技術及び巻き取り技術 −電極スラリーをストライプ塗布した場合と間欠塗布した場合では、 巻取り時に起こりやすいトラブルも変わる！代表的なトラブル例とその対応策を解説！ １．電極を中心としたスリット技術 ２．電極を中心とした巻き取り技術 第３節 正極・負極合材の 塗布・乾燥プロセスの最適化 ［1］金属系負極活物質の創製とサイクル特性向上技術 −湿式法ＶＳ乾式法！ シリコン系、スズ系負極材の最大の問題点『充放電時の体積変化』に強い電極をつくることができるのはどっち？？ １．スラリー形態の電極 ２．膜形態の電極 ［2］合金系薄膜電極の作製と負極特性 −Sn系薄膜電極の空隙制御、薄膜表面の凹凸形成と合金化技術！ １. Sn系合金薄膜負極の作製と 評価用電気化学セルの作製 ２. 非イオン性界面活性剤の添加量と 見かけの薄膜電極密度との関係 ３. 熱処理前のSn薄膜電極 ４. 熱処理によるSn合金薄膜電極の作製と負極特性 第４章 電極の解析、評価技術 第１節 リチウムイオン二次電池用電極材料の 成分分布観察 −観察例を紹介！ 成分分析がしっかりできれば材料設計に活かせる！ １．ラマン散乱とは ２．高速ラマン顕微鏡の概要 ３．リチウムイオン電池正極表面における成分分布観察 第２節 電極材の断面形状、界面状態の分析 −少量のバインダーに対して多くの活物質が充填された電極は断面試料作製が難しい！活物質の脱落やつぶれが少ない前処理法とは？ １．測定原理 ２．事例 （CP加工−FE-EPMAによるLIB正極断面の観察） |
| 【本書のポイント】 ◎ 活物質の作製･表面処理 ・バインダーとの密着性、電解液とのぬれ性向上させる活物質表面改質法のメリット／デメリット ・ナノサイズ化し、凝集しやすくなった活物質に電解液を行き渡らせる工夫 ◎ バインダー･添加剤の配合、スラリー調整 ・塗工時の作業性と電極の性能を両立するバインダーの選び方と使い方のポイント ・疎水性の活物質、導電助剤を如何に均一に分散させるか？ 分散剤･粘度調整剤の使い方と混合条件 ◎ 電極スラリーの塗布･乾燥 ・電極スラリーとの密着性を改善する集電体の粗化・孔開け処理、プライマーコート ・塗工厚みの不均一、ダイスジ、エア巻き込み トラブルの原因がわかれば材料設計に活きる |
Li（リチウム）二次電池電極 技術書籍
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