リチウム二次電池用電極スラリーの調製と塗布・乾燥プロセス

第1部 水系バインダーによるリチウム電池の高性能化

(2019年4月18日 11:00〜12:30)

　リチウムイオン電池に使用される水系バインダーの機能について、プロセス材および内部構成材の両面から理解を深めることができる。最新の電池セルが抱える技術的課題に対して、バインダーからの解決方法とそのポイントを把握することができる。

1. 電池バインダーの機能
   1. プロセス材としてのバインダーの機能
      1. 分散性の制御について
      2. 結着性の制御について
   2. 内部構成材としてのバインダーの機能
2. バインダー機能と電池性能
   1. セルの技術的課題とバインダー機能
   2. 正極用水系バインダーによる高電位耐性
   3. 新しい電池設計への対応
• 質疑応答

第2部 CMCを用いたリチウム電極の調製とその特性

(2019年4月18日 13:10〜14:40)

　電池の構成要素の中で比較的脚光を浴びにくい素材ですが、負極の構成成分の分散と増粘に働く重要な物質でもあります。 実際のデータと合わせて、その働きをイメージしやすくお伝えしたい。

1. CMCとは
   1. CMCの構造とその特徴
   2. CMCの基礎物性
2. LiBへの応用
   1. CMCのメリット、デメリット
   2. 塗料化方法の違いと推奨CMC
   3. 負極の処方例
• 質疑応答

第3部 リチウム遷移金属酸化物における構造変化とリチウムイオンの拡散挙動

(2019年4月18日 14:50〜16:20)

　リチウムイオン2次電池材料では充放電過程のリチウムイオンの挿入脱離による結晶構造変化が電極特性に大きな影響を及ぼすことが知られている。こうした電極特性の変化は何もリチウムの挿入脱離に限った事ではなく、結晶中の様々な乱れと結びついている。 　コバルト酸リチウムやオリビン系リン酸リチウムを始めとする様々なリチウムイオン2次電池電極材料におけるリチウム挿入脱離による構造変化やメカニカルミリングによる構造変化が材料中のリチウムイオン拡散に及ぼす影響についてミクロ・マクロな観点から述べる。

1. リチウムイオン2次電池材料
   1. リチウムイオン2次電池
   2. リチウム遷移金属酸化物
2. 磁気共鳴法 (NMR)
   1. 緩和現象とは
   2. イオン運動とNMRスペクトル
3. 電気伝導
   1. 固体電解質中の伝導
   2. イオン拡散と緩和現象
4. メカニカルミリング法
   1. ミリング – 粉砕と非晶質化 -
   2. 遊星型ボールミル
5. リチウム挿入脱離による結晶構造変化とイオン拡散挙動
   1. LixMO2 (M=Co、Ni)
   2. LixV2O5
6. リチウムイオン拡散挙動におけるミリング効果
   1. LixMO2 (M=Co、Ni)
   2. LiMPO4 (M:遷移金属) (オリビン系リン酸リチウム)
   3. LiNbO3
7. リチウムイオン2次電池正極材料の構造変化とイオン拡散
   1. 結晶構造とイオン拡散の関係
• 質疑応答

第4部 リチウムイオン二次電池用正極スラリーの調整と塗布・乾燥、電極動作の理解

(2019年4月18日 16:30〜18:00)

　電池の基礎から、リチウムイオン二次電池の正極の構造について述べ、それぞれの構成要素がどのような働きをしているのか概説します。それら構成要素がスラリーの調整と塗布・乾燥によってどう影響され、結果的に電池の性能にどうかかわるのかを議論します。

1. 電池の動作とその性能評価
   1. 電池の起電力
   2. 電池の充電と放電
   3. 電池の内部抵抗と電圧降下
   4. 電池の反応と過電圧
   5. レート特性
   6. サイクル特性と安全性・信頼性
2. 電極の構造とその構成要素
   1. 電池の容量と導電経路
   2. 活物質と物質輸送
   3. 導電助材とバインダ
   4. 集電体と接触抵抗
   5. 電解液と導電率
   6. セパレータと絶縁破壊
   7. 混合状態と乾燥状態
3. 塗布・乾燥プロセスと電池性能
   1. 乾燥と物質輸送
   2. 固体の接触と液体の濡れ
   3. 粒径と比表面積
   4. 断面積と界面の表面積の違い
   5. 接触面積と表面積の違い
   6. 導電助材の結着と集電体への接着
   7. 乾燥時における分散系バインダーと溶剤系バインダーの違い
   8. バインダーの膨潤とイオン泳動
   9. バインダーによる電子伝導阻害
   10. 構造最適化を目指したプロセス
• 質疑応答