リチウムイオン電池は、エネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、環境に優しいため、さまざまな分野で広く使用されています。 アノード電極スラリーは、リチウムイオン電池の重要なコンポーネントの 1 つであり、電池の性能と安全性に影響を与えます。 したがって、アノード電極スラリーの調製プロセスと注意事項を理解することが重要です。
アノード電極スラリーの調製プロセスは、原料の調製、混合、塗布、乾燥の 4 つのステップに分けることができます。
1. 原料の準備
アノード電極スラリーの原料には、主に活物質、導電剤、結着剤、溶媒が含まれる。 活物質は、グラファイト、シリコン、スズ、およびそれらの合金または複合材料など、バッテリー内のリチウムイオンと電子の主な供給源です。 導電剤は、カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブなど、スラリーや電極の導電性を向上させるために使用されます。 ポリフッ化ビニリデン (PVDF)、スチレンブタジエンゴム (SBR)、カルボキシメチルセルロース (CMC) などのバインダーは、活物質と導電剤を結合し、集電体に接着するために使用されます。 N-メチル-2-ピロリドン (NMP)、水、エタノールなどの溶媒は、バインダーを溶解し、スラリーの粘度を調整するために使用されます。
2. 混合
混合ステップでは、活物質、導電剤、結合剤を溶媒に均一に分散させて均質なスラリーを形成します。 混合方法としては、機械的撹拌、超音波分散、ボールミル粉砕などが挙げられる。 混合時間、速度、温度は、原料の特性とスラリーの望ましい品質に応じて制御する必要があります。 混合ステップは、スラリーの良好な分散、接着、およびコーティングの均一性を達成するために重要です。
3. コーティング
塗布工程では、塗工機を用いて集電体となる金属箔（通常は銅）上にスラリーを塗布します。 塗布方法としては、ドクターブレード法、スロットダイ法、スプレー塗布法等が挙げられる。 コーティングの厚さ、速度、圧力は、スラリーの特性と電極の要件に応じて調整する必要があります。 コーティングステップは、電極の質量負荷、多孔性、形態を決定するために不可欠です。
4. 乾燥
乾燥工程は、塗布されたスラリーを乾燥炉や熱風機などを用いて溶媒を除去する工程である。 乾燥温度、乾燥時間、乾燥雰囲気は、スラリーに使用する溶媒やバインダーの種類に応じて最適化する必要があります。 乾燥ステップは、残留溶媒を除去し、バインダーの接着を強化し、電極の安定性を向上させるために重要です。
アノード電極スラリー調製時の注意点は主に以下のとおりです。
- 電池の性能要件に応じて適切な原材料を選択します。
- スラリーの所望のレオロジーおよび電気化学的特性に従って、活物質、導電剤およびバインダーの比率を制御します。
- 保管および取り扱い中の原材料およびスラリーの汚染または酸化を回避します。
- コーティング前にスラリーを濾過または脱気して、気泡や不純物を除去します。
- 塗装機を定期的に校正して、正確で一貫した塗装厚さを確保します。
- コーティングされた電極は、ひび割れや剥がれを防ぐために適切に保管または硬化してください。
アノード電極スラリーの調製は複雑で繊細なプロセスであり、慎重な設計と操作が必要です。 以下の手順と注意事項に従うことで、高品質なリチウムイオン電池用負極スラリーを得ることができます。
