水系電極の開発、特性評価とリチウムイオン電池での適用

第1部 リチウム過剰系正極への水系バインダーの適用と長寿命化

(2019年11月18日 10:00〜12:00)

　Li過剰系正極材料の基礎と水系バインダーへの適用に関する抑えるべきポイントについて解説いたします。

1. Li過剰系正極材料の合成条件と結晶構造の関係
   1. 焼成条件の検討
   2. クエンチ条件の検討
   3. その他
2. Li過剰系正極材料の組成電池性能の関係
   1. 組成と電池容量、サイクル安定性の関係
   2. 組成とエネルギー密度、平均放電電位の関係
3. 水系バインダーの問題点
4. 水系バインダーの耐酸化性
5. 水系バインダーに適用可能なLi過剰系正極材料の探索
6. Li過剰系正極材料の表面コーティングによる耐水性の付与
7. まとめ
• 質疑応答

第2部 水系合材スラリーを使ったリチウムイオン電池の理解

(2019年11月18日 12:45〜14:45)

　電池の原理をおさらいし、電極内部や集電体表面におけるバインダーの役割を理解し、実際の電池の設計に役立てること。

1. リチウムイオン電池の構造と電極中の電気の流れ方
   1. 電池の基本とその原理
   2. 電池から電気が取り出せるということ
   3. リチウム電池電極内部の電気の流れ
   4. 活物質、集電体、導電助材、電解液の役割
   5. 内部抵抗とサイクル特性
2. 電極中のバインダーの役割と電池性能
   1. 材料の電気物性と極性
   2. 材料の粉体特性と合材の分散・塗布・乾燥
   3. 溶剤系バインダーと水分散系バインダー
   4. 材料混合の順序とバインダーの選択と電池性能
   5. バインダー役割と電池性能
3. 正極集電体と合材との接触抵抗とサイクル劣化
   1. 交流インピーダンス法によるバインダーの評価
   2. 交流インピーダンス法によるスラリー乾燥過程の導電ネットワーク解析
   3. 集電体へのバインダー関与と電池性能
   4. 集電体界面の密着性と内部抵抗
   5. バインダーや分散剤が内部抵抗やサイクル劣化に及ぼす影響
• 質疑応答

第3部 水系バインダーを用いた電極特性と次世代電極の開発

(2019年11月18日 15:00〜17:00)

　現在、正極ではPVdF系バインダ、負極ではSBR系バインダが広く用いられている。ただ、PVdF系では、耐電圧性に優れるものの、高Ni系材料と混合するとゲル化や不溶化等を起こしやすい。SBR系では、PVdF系と比べて結着性とコスト面で優位であるが、Si系材料の添加量が多いとサイクル劣化が大きいという課題がある。本講演では、各種の水系バインダと次世代電極について紹介したい。

1. リチウムイオン電池の市場動向と構成材料、製造工程について
2. 次世代正極材料と正極用バインダー
   1. 水系バインダーを用いたリン酸鉄リチウム正極の開発
   2. 水系バインダーを用いた高Ni系正極の開発
   3. 各種バインダーと硫黄系正極の開発
   4. セルロースナノファイバー複合バインダの開発
3. 次世代負極材料と負極用バインダー
   1. アクリル系バインダーを用いたカーボン複合系負極の開発
   2. ポリイミド系バインダーを用いたSiO負極の開発
   3. 無機系バインダーを用いたSi負極の開発
4. 今後の展望
• 質疑応答