リチウム電池用バインダーの適用ポイントと結着力向上

第1部 LIBにおけるバインダーの役割とその使い方

～製造プロセス、電池特性に与える影響～

(2020年1月31日 10:00〜11:30)

1. LIBの動作原理とバインダー
   1. 複合材料技術を使った電池構造のメリットと限界
   2. 構成成分中のバインダーと電池特性
   3. バインダーの電池性能に与える影響
2. LIBの製造工程とバインダー
   1. LIB製造プロセス
   2. バインダーの製造プロセスに与える影響
      • 乾燥とバインダー分布～接着強度
        • 塗布
        • 乾燥
        • プレス
        • 裁断
        • 組み立てにおける諸問題
   3. 合剤ミックスとバインダー
      • 接着強度
      • スラリー粘度
      • バインダーの量の最適値バインダーの電極上の厚みなど
   4. バインダーの組み立て工程に与える影響
3. まとめおよびLIBの将来展望とバインダーについて
   • 高容量化技術と高出力化技術における電極スラリーとバインダーの問題点
• 質疑応答

第2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

(2020年1月31日 12:10〜13:40)

　現行のリチウムイオン電池には、電極バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン (PVdF) 系やスチレンブタジエンゴム (SBR) 系が用いられている。現状、黒鉛系負極では、水系のスチレンブタジエンゴム (SBR) 系が主流となったが、酸化物系正極においては、ブタジエンが酸化劣化しやすいため、専らポリフッ化ビニリデン (PVdF) 系のバインダーが用いられている。通常、PVdF系バインダーには、スラリー溶媒としてN – メチルピロリドン (NMP) が用いられている。最近、NMPが与える環境付加や人体への影響などを考慮して、環境負荷の小さい水系バインダーが開発されている。 　本講演では、各種のバインダーを用いた正極および負極の開発動向と、これらの電極を用いた電池特性について紹介したい。

1. リチウムイオン電池の構成材料と課題
2. 電池の製造工程
3. 正極用バインダーの開発
   1. 現行の正極用バインダーの課題
   2. 酸化物系正極の検討
   3. オリビン系正極の検討
   4. 硫黄系正極の検討
4. 負極用バインダーの開発
   1. 現行の負極用バインダーの課題
   2. カーボン系負極の検討
   3. 合金系負極の検討
5. 今後の展望
• 質疑応答

第3部 ケイ素を用いた負極用バインダーの 最適選択による膨張収縮改善に向けたアプローチ

(2020年1月31日 13:50〜15:20)

　我々はリチウムイオン二次電池用正負極活物質の合成研究開発を行っており、活物質の高容量化・長寿命化のためには電極を構成する素材の最適化が必要不可欠である。 そこで、本講座ではシリコン粉体をベースにした負極活物質と共に電極を構成するマトリクス素材としてバインダーの物理的・電気化学的特性制御に着目し、活物質の膨張収縮による合材層構造崩壊抑制などの諸効果を検証した。

1. 背景
   • ケイ素負極活物質とバインダー
2. バインダー評価
   • 剛性、密着性および電気化学特性
3. ケイ素負極活物質の充放電特性
   • バインダー評価との相関性
4. まとめ
• 質疑応答

第4部 PVDF系バインダーの選定と使用方法

- 基礎が解ると理由が分かる (混錬・塗工・乾燥・最新開発動向) -

(2020年1月31日 15:30〜17:00)

　バインダーはリチウムイオン電池の中でわずかに数%を占めるだけの材料です。このわずか数%の材料が電池製造のカギを握っていると言っても過言ではありません。電池の性能は活物質、電解液、セパレータ等の主材料によって決まるのですが、これら主材料の性能を生かすも殺すもバインダーにかかっています。非常に重要な役割を果たすバインダーの特徴を基礎から理解し、選定の判断材料となる考え方を分かりやすく説明し、期待する電池性能を引き出す為の考え方を学ぶ事が出来ます。PVDF系バインダーの基礎から最新動向まで、幅広く学べる講座です。

1. リチウムイオン電池業界の動向
2. バインダーの基礎 (役割)
3. なぜPVDFなのか
4. PVDFの特徴
5. リチウムイオン電池に求められる性能とバインダーの関係
6. 高電圧化、高容量化、長寿命化
7. 次世代の電池への対応と新グレード
• 質疑応答