BYK Additives & Instruments

BYK Additives
       for Batteries

リチウムイオン 電池電極用分散剤

高分子量タイプの湿潤分散剤

リチウムイオン電池の電極では、コーティングスラリーの 導電性カーボン添加剤(例えばカーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェンなど)及び活物質を安定させるためにこれらの添加剤を使用することがで きます。これらの分散剤は導電性カーボン添加剤の分散体を配合するためにも使用でき、貯蔵安定性を向上させることができます。

静電気的反発による安定化立体障害による安定化
静電気的反発による安定化    立体障害による安定化

図:高分子量タイプの湿潤分散剤による多様な粒子安定化

電極中の機能

 LFP正極のSEM断面画像                                                                                                              
LFP正極のSEM断面画像

コントロール(分散剤無し)                                               BYK分散剤含有

 

少量の高分子量タイプの湿潤分散剤をコーティングスラリーに添加すると、均質性が改善し、同等な粘度の分散剤無添加スラリーと比較して固形分を5~15wt.%増加した配合が行えるようになります。

導電性カーボン添加剤の均質分布が向上すると、電極の性能が改善し(例えばサイクル安定性、レート 特性など)、スラリーの固体粒子分が高くなると電極乾燥に必要なエネルギーの削減ができます。

CC放電容量 (LFP正極でBYK製品を使用・不使用)                                                                                                                               
CC放電容量 (LFP正極でBYK製品を使用・不使用)


高分子量タイプの湿潤分散剤の特性

  • 電気化学的に安定
  • 電極スラリーの導電性カーボン添加剤(カーボンブラックなど)や 活物質を安定化
  • スラリーの固体粒子含有量を上げられる(5~15wt.%)ため、生産性が向上
  • 従来の バインダーを一部置換することができ、そのため分散剤の入っていない系と比較して質量エネルギー密度のロスが見られない
  • 電極コーティングの均質性が改善
  • レート 特性とサイクル寿命について、電極の性能を改善

LAPONITE-RD

BYKが製造している人工クレー、LAPONITE-RDは、リチウムイオン 電池の電極用の機能的添加剤として検討されています。LAPONITEは、水系電極コーティングスラリーのレオロジー添加剤として、また電極のリチウムイオン伝導添加剤として働きます。LAPONITEとカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)の組み合わせによる相乗効果を活用することで、安定した水性電極コーティングスラリーの配合を行うために必要な増粘剤の量を減らすことができます。LAPONITE/CMCの混合物をバインダーとして含有する電極は、従来の電極と比較してサイクル寿命とレート能力が改善されることを示しています。

 

 

 

LAPONITE使用/不使用の負極コーティング構成

サンプル導電助剤LAPONITE-RDCMCグラファイトSBR
コントロール-2%1.7%-2%94.0%2.3%
CMC-1.5%1.7%-1.5%94.5%2.3%
CMC/LAPONITE-1.5%1.7%0.3%1.2%94.5%2.3%

 

電極にLAPONITEを添加剤として使用することは、リチウムイオン 電池の製造プロセスと製品性能を改善するために有望なアプローチであると考えています。製品の優れた特性と効果は以下のとおりです。

  • 高純度
  • 有機系増粘剤併用による相乗効果で、スラリーの安定性が向上
  • 電極の機械的強度が改善
  • 電極への電解質の濡れ性が改善
  • 電極のCレート特能が改善
  • 電極のサイクル寿命が改善

より詳細な情報は、リチウムイオン電池の添加剤としてのLAPONITE-RDとLAPONITEの技術資料をご覧ください

結果: 高容量、抜群のサイクル安定性
貴社の機能性を向上させるのに、弊社ではどのように支援できるでしょうか。グラファイト 負極の製品特性に対する分散剤の効果を実証する試験結果の例や粘度低下による固体粒子含有量の増加を確認した試験結果例など詳細な情報をご希望の場合は、弊社のバッテリー専門家まで、Battery.BYK@remove-this.altana.remove-this-also.com宛てにご連絡ください。