公開noteのまとめ↑公開しているnote(電子書籍)の内容のまとめています。【最新note:技術サイトで月1万稼ぐ方法(10記事分上位表示できるまでのコンサル付)】リチウムイオン電池の正極の組成スマホ向けのバッテリーや電気自動車向けバッテリーに採用されているリチウムイオン電池ですが、さらに普及していくためにはいくつかの課題があります。エネルギー密度化、低コスト化などがあげられ、各企業で様々な研究開発が進められています。これらのリチウムイオン電池の性能を上げるためには、「正極や負極を構成する材料の組成」「多孔度(空隙率)などの電極構造」などいくつかの要素が挙げられ、各々を最適化することが重要です。中でも、ここでは「リチウムイオン電池の電極材料の組成」に絞って詳しく解説していきます。・電極組成がリチウムイオン電池の性能に与える影響について解説しています。一般的な正極の組成リチウムイオン電池の構成を簡単に説明します(詳細はこちらにて解説しています)。リチウムイオン電池は、リチウムイオン電池は、正極、負極、セパレータ、電解液、ケース等から構成され、以下のように構成されます。正極はLiイオンの供給源の役割を持ち、一方で負極はLiイオンの供給源の役割を持ちます。バインダー」により構成されます。正極の電極(溶剤系か水系)を作製するために、まず先にも述べた材料と粘度調整材として有機溶媒(溶剤系の場合)としてNMPを加えたものを混練し、電極スラリーを作ります。その後スラリーを基材箔であるアルミニウム上に塗布・乾燥し、プレスやサイズ調整を行うことで完成します。このような材料や製造方法で作製される正極ですが、材料の組成によって各種性能に大きく影響を与えます。基本的には、正極活物質:導電助剤:バインダーの組成は90:5:5程度を目安に作られます。以下のようなイメージです。以下で電極組成が電池性能に与える影響について確認していきます。正極活物質の組成が多ければ多いほど、容量を大きくすることができます。正極活物質だけが増え導電助剤やバインダーの割合が小さくなると、正極全体の導電パスが弱くなったり、基材箔への結着性(剥離強度)が低下したりします。結果として、内部抵抗の上昇や寿命特性の低下するリスクが高まります。以下のようなイメージです。逆に少なすぎると容量やエネルギー密度の低下につながります。そのため、90%前後で電池を設計されているケースがほとんどです。多くても少なくてもいけなく、最適化する必要があるのです。導電助剤の組成が多ければ多いほど、電極の導電性を高め、内部抵抗を小さくすることができます。多すぎると反応に直接関与する活物質の割合が減るために容量が小さくなり、バインダーが少なくなって結着性が悪くなる場合があります。結果として、容量の低下や寿命特性、基材との導電パスの低下(内部抵抗の上昇)が起こります。逆に、すくなすぎると導電パス自体が弱くなるため、電子抵抗があがり、内部抵抗の上昇につながります。そのため、導電助剤も最適化が必要となるのです。3正極のバインダーの組成バインダーの組成が多ければ多いほど、電極の基材への結着性は強くはなります。バインダーは基本的にPVdFやSBRなどの樹脂(絶縁性)であるため、量が多いと導電パスを阻害します。結果として内部抵抗の大幅な上昇につながります。逆に、少なすぎると結着自体ができず、電極がボロボロと落ちてきます。そのため、電池作製工程における不良率も上昇します。バインダーと合わせて組み合わせの最適化を行っていきましょう。電池関連用語はこちらでまとめています(あいうえお順で分類)。計算問題を解いてみよう【1hPaは何MPa?1MPaは何hPa?】Twitter始めました!サイトの記事や更新情報等つぶやいていきます。よろしければフォローのほどよろしくお願いいたします。Reserved.サイト内検索:。