リチウム電池用導電助剤の分散性の向上技術

第1部 リチウムイオン電池の高エネルギー密度化に向けたアセチレンブラックの分散性向上技術と高性能化

(2017年5月9日 10:00〜11:30)

　本講座では、導電性炭素材料の中でもアセチレンブラックの特徴や用途展開について解説する。 　また、近年のリチウムイオン電池で要求されている高エネルギー密度化に向けて導電剤が担う役割を粉体特性と分散性の観点から考察するとともにアセチレンブラックの分散性向上技術と高性能化について研究事例を交えて紹介する。

1. 導電性炭素材料
   1. 材料の多様性と用途
   2. カーボンブラックとは
   3. リチウムイオン電池用炭素導電剤の役割
2. リチウムイオン電池用炭素導電剤としてのアセチレンブラック
   1. アセチレンブラックの特徴
   2. アセチレンブラックの粉体特性と電池特性
   3. アセチレンブラックの分散性が電池特性に与える影響
3. アセチレンブラックの分散性向上技術と高性能化
   1. アセチレンブラックの分散性向上技術のご紹介
   2. リチウムイオン電池の高エネルギー密度化に向けた取り組み事例のご紹介
4. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第2部 カーボンナノチューブ系導電助剤の分散特性と電池性能の向上

(2017年5月9日 12:10〜13:40)

　リチウムイオン電池の高性能化に導電助剤も一役を担っている。 　本講演では、カーボンナノファイバー (気相法炭素繊維) VGCF ® ついて、構造と物性、分散方法と分散性評価手法のポイント、電極特性と電池性能の向上効果について、メカニズムや市場トレンドを絡めて解説いたします。 　また、カーボンブラックやカーボンナノチューブ等の他導電助剤の物性に基づく導電助剤としての役割の違い、併用効果についても解説します。

1. リチウムイオン電池・導電助剤の市場動向
   1. リチウムイオン電池・導電助剤の市場動向
   2. リチウムイオン電池の用途別使用環境と要求特性
   3. 導電助剤の種類と物性、役割分担
2. 気相法炭素繊維VGCF ® の特徴
   1. 気相法炭素繊維VGCF ® の製法
   2. VGCF ® の物性、特徴
3. 電極スラリー中への分散
   1. 電極スラリーへのVGCF ® を含む導電助剤の分散方法
   2. 分散性の評価手法
4. リチウムイオン電池へのVGCF ® を含む導電助剤の添加効果とメカニズム
   1. 電極特性の改善
   2. 低抵抗化、高速充放電特性の改善
   3. 充放電サイクル寿命の改善
   4. 低温及び高温特性の改善
   5. 高電圧耐性
   6. Si系負極材への適用
• 質疑応答

第3部 グラフェンの特性と導電助剤への応用

(2017年5月9日 13:50〜15:20)

　グラフェンは炭素原子1個の厚さで、極めて比表面積が大きく、導電性にも優れているため、導電助剤として、大いに期待される。既に、各種高分子材料の導電性化や透明導電膜に用いられている。グラフェンが工業素材として着目されるのは、廉価なグラファイトから、低コストで量産でき、親溶媒性とすることができるので、各種素材に添加や複合化が容易なことである。 　本講座では、このようなグラフェンの導電助剤としての特性とリチウムイオン電池用グラフェン導電助剤の開発の現状とその効果について説明する。

1. グラフェンの特性
   1. グラフェンの構造と基本的特性
   2. グラフェンの作製法と工業素材としての応用
   3. グラフェンの応用事例
2. グラフェンの導電助剤としての特性
   1. 導電助剤に用いるグラフェンとその特性
   2. グラフェン導電助剤の分散性の向上
   3. グラフェンのパーコレーション
   4. グラフェン導電助剤の効果とグラフェン応用事例
3. グラフェン導電助剤のリチウムイオン電池への応用
   1. グラフェン導電助剤のリチウムイオン電池への応用の利点と問題点
   2. リチウムイオン電池用グラフェン導電助剤への応用
   3. グラフェンの溶媒との親和性・分散性向上処理等によるリチウムイオン電池の高性能化
• 質疑応答

第4部 導電助剤の分散性評価技術と電極の構造解析

(2017年5月9日 15:30〜17:00)

　Liイオン電池において電極は性能を左右する上で重要な因子です。高容量化のための高耐電圧材料、高出力化のための微粒子材料、さらには高安全性のための難燃性材料など、様々な材料が日々開発されています。ただし、それら単一材料だけの性能を上げたとしても、電池の実性能は期待されるものでない場合が多々あります。それは、電極に材料の分散性が一因として挙げられます。分散性が低い電極内では合剤粒子が不均一凝集して存在し、充放電において不均一反応を引き起こします。電極の不均一反応は電池性能だけでなく、長期使用における耐久信頼性にも影響します。 　本講座では、電極合剤の導電助剤、バインダーの分散性を可視化し、定量化する手法を紹介いたします。また得られたパラメーターが実際の電池特性にどのように寄与するのかについても事例を交えて紹介します。これらの手法は、電極の製造法の最適化や品質管理の分野において、分析支援できるものと考えています。

1. はじめに
2. 導電助剤及びバインダー分散性による電池性能への寄与
   1. 導電助剤とバインダーの役割
   2. 導電助剤の分散性評価 – ラマンマッピング法
   3. バインダーの分散性評価 – EPMA分析法、熱分解GC – MS法
   4. 電極製造条件による分散性及び電池特性
3. 電池信頼性における電極の導電ネットワークの寄与
   1. 電極内の導電ネットワーク可視化評価 – SPM法
   2. 電気的に活性な活物質割合と電池特性の関係
4. 充放電作動条件における反応分布評価 (in situ分析)
   1. 白色光共焦点顕微鏡によるin situ分析
   2. 負極黒鉛における反応分布の可視化及び定量化
• 質疑応答