リチウムイオン電池の間欠塗工技術とスラリー分散・混錬・調送液の製造技術

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本セミナーでは、リチウムイオン電極の間欠塗工におけるRoll To Roll製造方法、スロット塗工・コンマ塗工、塗工設備の設計・改善方法について詳解いたします。

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プログラム

リチウムイオン電池の電極量産工程で汎用の間欠塗工方式は、各メーカーの独自開発で進化してきたため、体系的に整理した解説は少ないが、共通課題への対策は共通しており、間欠塗工全般を俯瞰した整理に価値があります。 　本セミナーでは各社の特許事例を基に間欠塗工の変遷と各方式の特徴を整理して紹介します。また、間欠塗工に用いるスロット塗工とコンマ塗工や乾燥プロセスの理論とスラリーならではの偏析問題、分散・混錬・調送液の設備技術を解説します。

  1. リチウムイオン電池塗工の概要
    1. フィルムが利用されている製品は?
    2. フィルム部材の役割り
    3. 性能の変遷 (半導体)
    4. 性能の変遷 (リチウムイオン二次電池)
    5. リチウムイオン二次電池の構成
    6. 正負電極の塗工方法 (間欠塗工)
    7. 間欠塗工の動画
    8. リチウムイオン電極の塗工ライン (A)
    9. リチウムイオン電極の塗工ライン (B)
    10. リチウムイオン電極の塗工ライン ©
  2. 特許に学ぶ間欠塗工の変遷
    1. 初期の電極製造 (直交貼り合わせ方式)
    2. 初期の電極製造 (マスキング)
    3. 初期の間欠塗工 (開閉ブレード)
    4. コンマロール着脱方式
    5. コンマロール断続回転方式
    6. スロット間欠方式 (流量・ギャップ可変)
    7. スロット沈降対策
    8. スロット端部厚み調整
    9. コッタによるギャップ調整
    10. 塗り切り厚み調整 (ギャップ法)
    11. 厚塗り対策エア噴射
    12. マニホールド・リターン
    13. ポンプ・バルブ法
    14. ピストン開閉法
    15. 回収バルブ遅延方式
    16. 開閉バルブ圧力制御方式
    17. バルブ弁・ギャップのハイブリッド方式
  3. スロット塗工方式の概説
    1. 塗工方式に分類 (ダイ方式は3種類のみ)
    2. 実験サンプルとRollToRoll生産の違い
    3. 塗工液濃度の決め方と適した塗布方法
    4. RollToRollのスロット塗工設備
    5. ダイヘッドの向きは?
    6. 薄く塗る時、厚く塗る時
    7. 流れイメージに役立つCouette-Poiseuille流
    8. Poiseuille流
    9. Couette流とPoiseuille流のバランス
    10. スロットダイのCouette-Poiseuille流
    11. ビード内の剪断速度
    12. 剪断速度のオーダー
    13. 背面減圧しない操作方法
    14. 塗付けの流動
    15. マニホールド構造
    16. ダイ内の流れ
    17. 円管・マニホールド・スロットの流動
    18. マニホールド断面形状と幅流量分布
    19. テーパー・スロットによる幅分布補償
    20. 幅分布を均一化するために
    21. シムとエッジの厚塗り
    22. 超硬スロットダイ (M)
    23. テンションド・ウェブ方式
    24. テンションと流体圧のバランス
    25. ギャップの見積もり
    26. CoatingWindow
    27. スロット渦
    28. リップ形状
    29. リップ形状と塗布性
  4. コンマ塗工方式の概説
    1. ブレード塗工
    2. コンマロールたわみ
    3. コンマロール保温
    4. 給液方法
    5. 接合通過
    6. ストライプ塗工
    7. 液ダム内の流動
    8. バックプレート
    9. ダム液面と底面
    10. 液ダムの液漏れ防止フィルム
  5. 乾燥のツボ…設備・乾燥時間・膜質再現の考え方
    1. 乾燥現象の支配因子
    2. 乾燥方式と乾燥能力
    3. 乾燥効率の支配因子 (噴流)
    4. 多孔板と二次元ノズル (軸対象とスリット)
    5. 溶媒の寄与 (水と他の溶媒の比較)
    6. 塗膜の表面温度は湿球温度 (空気線図)
    7. 各溶媒の空気線図
    8. 他の溶媒との違い〜飽和蒸気圧と温度
    9. 乾燥に関わる物性値
    10. 定率期間と減率期間
    11. 減率乾燥速度
    12. 簡易計算法 (乾燥係数N=1/2〜2/3)
    13. 膜内の溶媒移動
    14. 乾燥計算の練習
    15. 減率乾燥を実測で見積もる方法
    16. 減率乾燥を実測で見積もる手順
      1. 成分系の減率乾燥 (MEK+トルエン)
      2. 成分系の乾燥挙動
      3. 成分系で乾燥速度を概算したい場合
    17. 調湿時の含水率履歴
    18. 凝集系の乾燥
    19. 乾燥過程の粘弾性変化
    20. 赤外線の分類
    21. LIB生産効率の課題
    22. 熱風との比較
    23. 赤外線乾燥RollToRoll工程への適用例
    24. 近赤外線波長制御ヒータ (NIR型)
    25. 波長制御乾燥炉
    26. 近赤外線乾燥の水の低温乾燥
    27. 赤外線乾燥炉の特許事例
  6. RollToRoll製造のオンライン厚み評価 (坪量法)
    1. 坪量によるフィルム厚み計測の変遷
    2. 坪量による厚さ計の測定原理
    3. 基材フィルムの厚み計測
    4. 塗工膜の厚み計測
  7. スラリーの分散・混錬・調送液
    1. 原材料を膜にするプロセス
    2. スラリーの分散度
    3. カーボン・ブラックの分散は一次粒子に留める
    4. スラリー内の素材がレオロジーに及ぼす影響
    5. 分散度とレオロジー (静電反発・バインダーによる分散)
    6. 水系ではイオンが静電反発を阻害し構造粘性化
    7. レオロジーのヒステリシスと経時増粘
    8. 混合・分散設備
    9. 攪拌方式と混合度
    10. タンク形状・サイズと混合度
    11. 混錬方法 (ニーダーとプラネタリーミキサー)
    12. 混錬 (バッチ/連続) とパドル形状
    13. 混錬パドルのWD形状
    14. 二軸連続式混錬機
    15. 二軸連続式混錬機 (負極)
    16. 二軸連続式混錬機 (正極)
    17. 混錬時の希釈と分散
    18. 希釈法から予備混合&高剪断分散へ
    19. ビーズミル (マイルド分散化)
    20. 目標粒子サイズと循環方式
    21. ビーズのサイズ選定
    22. RollToRoll工程とのマッチング
    23. BatchTankとMixTankのタスク
    24. 継ぎ足しと液年齢
    25. 平均ポット経時
    26. ポンプの種類と特徴
    27. 異物が多い時のフィルター並列化
    28. ゲル状異物の濾過
    29. フィルター構造と濾圧
    30. ポンプ負荷は主にスロット
    31. 脱泡 (壁面添加)
    32. 脱泡 (真空度)
    33. 脱泡 (遠心&減圧)
    34. 脱泡 (スクレバー&減圧)
    35. 脱泡 (放射ノズル&減圧) )
  8. ドライ方式
    1. ドライ電極コーティング: EVへの展開
    2. 各社の動向
    3. 「ドライ電極」最新の開発
    4. ドライ成膜の混合強度と導電助剤被覆率
    5. テスラの電池用ドライ電極は何が凄いのか?
    6. テスラのリチウムイオン電池「4680」開発・製造動向
    7. Maxwell Technologiesの「ドライ電極の製造システム及び製造方法」 特許
    8. Maxwell Technologiesのホワイトペーパー
    9. 圧延ロール鍍金剥がれDry Cathode Finally Solved! /Tesla Q2 Battery Report
    10. 4680技術のアップデート;Tesla 4680 Update / This Changes EVERYTHING
    11. ドライ方式特許/Dry Electrode Lithium Doping Process / (2023/05/24)
    12. リン酸鉄系正極材料とニッケル酸化物系正極材料を含む混合正極 WO-A1-2024/229047
    13. LGのドライ技術/WO-A1-2024/144216; LG’s GAME CHANGING
    14. スプレー方式;” Can Dry Battery Electrodes Really Work?” (2020/12/08)
    15. PTFE樹脂配合の取り組み

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