電池電極スラリーの調整、分散と塗工技術

第1部 電池電極スラリーの調整、分散、塗工技術が電池性能に及ぼす影響

(2023年9月13日 09:50〜11:20)

電池性能は、材料物性だけでは決まらない。
スラリーの調整、分散、塗工技術は、電池性能に大きな影響を及ぼす。
なぜ電池性能にそれらが影響するのか、電気電気化学の基本から概説する。

1. 電気化学と電池の基礎
   1. ガルバーニ電池
   2. アノード、カソード、電解質
   3. 電池の歴史
   4. リチウムイオン電池の構造と動作原理
   5. リチウムイオン電池を構成する材料
2. 電池 (セル) の性能
   1. 電池の起電力
   2. 電池の内部抵抗
   3. 電解液のイオン抵抗と電極の電子抵抗
   4. 電極の体積抵抗率と界面抵抗
   5. 電子パスとバインダーの存在
3. 材料からバッテリーまで
   1. 電極スラリーの調整分散
   2. 電極スラリーの塗布乾燥
   3. 過充電や過放電と材料の関係
   4. 電池とバッテリー – 組電池 -
   5. バッテリマネジメントシステム (BMS)
• 質疑応答

第2部 電極スラリーの混錬塗工とレオロジー

(2023年9月13日 12:00〜13:30)

　現在のリチウムイオン電池の製造工程上、電極材料の混練・塗工は電池性能に直結する非常に重要な工程である混練・塗工工程の挙動を考える上でレオロジーについて理解しておくことは非常に重要である。 　リチウムイオン電池のスラリー (インク) は、バインダーの溶液中に活物質や導電助剤を分散させて製造するがこのバインダーが高分子材料である為、その溶液が複雑な挙動を示す。また、多成分系分散液となるため、更に複雑さが増す事になる。このような電極スラリーのレオロジーについて解説して行く。また、昨今話題となっている次世代電池についてもレオロジーの切り口から考える。

1. レオロジー解析で判る事
2. 電池製造前工程におけるレオロジー
3. バインダー溶液、スラリーのレオロジー
4. 様々な次世代電池とレオロジーの関わり
5. 全固体電池でのレオロジー
• 質疑応答

第3部 レオロジー測定による電極スラリーの塗工性、分散性の評価

(2023年9月13日 13:40〜14:40)

1. はじめに
2. 電池材料のレオロジー評価
3. レオロジー測定の概要
   1. 回転測定と評価例
   2. 振動測定と評価例
4. 電極スラリーの塗工性の評価
   1. 塗布工程をレオロジー測定を用いて再現
   2. 塗布後の電極膜形成過程の評価
5. 電極スラリーの分散性の評価
   1. ひずみ分散測定を用いた分散性の評価
6. レオ・インピーダンス測定による流動中の分散性評価
   1. インピーダンスアナライザーとレオロジー測定を同時に計測することにより、電極スラリー流動時の分散状態を把握する最新の評価手法の紹介
7. さいごに
• 質疑応答

第4部 電極スラリーにおけるレオロジーとインピーダンスの複合分析

(2023年9月13日 14:50〜15:50)

　電極スラリーのレオロジーについて、基本的な測定法、グラフの読み方、データから分かることについて把握することができ、レオロジーデータと併せて活用が期待されているインピーダンス測定の基礎を知ることができます。

1. 電極スラリーのレオロジー
   1. スラリーの構成成分とレオロジーデータへの影響の概要
   2. スラリーレオロジー測定におけるジオメトリ選択
   3. スラリーレオロジーの基本測定と分かること
   4. 正極スラリー測定事例
   5. 負極スラリー測定事例
2. 電極スラリーのインピーダンス測定
   1. 電気化学インピーダンス
   2. スラリーにおけるインピーダンス測定の位置づけ
   3. スラリーのインピーダンス測定プローブ
   4. インピーダンスデータのプロット
   5. 電極スラリーの測定事例
3. レオロジー・インピーダンス複合分析
   1. レオロジー・インピーダンス同時測定システム
   2. 測定条件設定例
   3. 同時測定事例紹介
• 質疑応答

第5部 パルスNMRによる電池スラリー評価

(2023年9月13日 16:00〜17:00)

　パルスNMRによる分散体評価は電池材料の様に黒色であっても希釈せずにそのままの状態で評価する事が可能です。 実用系そのままの状態で評価可能ですので、何かが違うけど数値化できないでお困りの方、良品・不良品の違いを簡便に数値化したい方、最適な分散条件を把握したい方に適した評価法です。電池材料の測定例を用いて解説します。

1. パルスNMRにおける緩和時間とは
   1. 測定原理
   2. 運動性の評価と分散体評価の違い
2. パルスNMRによる分散凝集状態の評価
   1. 30wt%カーボンブラックのNMPへの分散性評価
   2. 分散条件の異なるCNTの分散凝集状態の継時変化および粒子径計測との比較
   3. 触媒除去処理有無によるCNTの分散性評価およびシート化した際の導電性の関係
3. パルスNMRによる粒子界面特性評価・濡れ性評価
   1. カーボンブラックの異なる溶媒への濡れ性
   2. グラファイトの表面処理時間の決定例
• 質疑応答