リチウムイオン電池におけるバインダーの位置づけと材料化学

リチウムイオン電池におけるバインダーの位置づけと材料化学

 

最近では、スマホ用電池や電気自動車用電池など高容量高エネルギー密度、高寿命を有するリチウムイオン電池が多く採用されています。

 

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、その中でも正極や負極中にはバインダーと呼ばれる材料が使用されます。

 

こちらのページではリチウムイオン電池におけるバインダー関する以下の内容を解説しています。

 

 

・リチウムイオン電池におけるバインダーの位置づけと主な特徴

 

・バインダーに求められる特性

 

・溶剤系のバインダーの特徴と構成

 

・水系のバインダーの特徴と構成

 

 

とうテーマで解説しています。

 

 

リチウムイオン電池におけるバインダーの位置づけと主な特徴

リチウムイオン電池の構成を簡単に説明します。

 

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。(以下イメージ図では正極にコバルト酸リチウム負極に黒鉛を使用した場合を示しています。)

 

 

さらに、正極や負極はLiイオンと直接反応する活物質の他に、電子伝導性を高める導電助剤や電気エネルギーを集める基材、また活物質などが混ざった合剤と基材部分を結着させるためのバインダー等から構成されます。

 

つまり、リチウムイオン電池におけるバインダーの位置づけは、電極作製工程において混練した合材を基材へ塗布、乾燥させる際に、合材部と基材を結着させる役割を持つといえます。

 

それでは、このバインダーにはどのような特性が求められるのか?以下で解説しています。

 

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バインダーに求められる特性

電池としてのバインダーに求められる特性は以下のようなものが上げられます。

 

電極作製時の混練工程において分散性が良いこと(結着性が良いこと)

 

混練時にバインダ-がきちんと分散していないと、合材の剥離強度が非常に低い場合があり、剥離強度の低さゆえに寿命特性も低下する傾向にあります。

 

そのため、分散性が良い材料を使用しましょう。

 

(※以下工事中)

 

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