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有機電解液中における蓄電性ゴムの膨潤特性と電池性能
○渡邊剛,高橋壽雄,松下卓史,遠藤麻未,立花和宏,仁科辰夫,大木信典,
第46回電池討論会
,
名古屋国際会議場（名古屋市熱田区熱田西町１-1）,
上記の結果より、膨潤度が高いグループから H-NBR、低いグループから EPDMを選択し、CV測定を行った。その結果をFig 1，2に示した。
H-NBRはWピークが見られなかったが、EPDMはWピークが確認できた。また3サイクル目の放電容量を比較すると、H-NBRの方がEPDMより41.5mAh/g大きかった。H-NBRは電解液によってポリマーがより膨潤しその結果、電解質が電極内部により多く浸透することによってイオンパスがスムーズに行えるようになったと考えられる。
このように、電解液に対し膨潤度の高いポリマーの方が、電池容量が大きくなる可能性があることがわかった。
1)
有機電解液中における蓄電性ゴムの膨潤特性と電池性能
蓄電性ゴム2)
育成研究3)
（株式会社フコク1）、山形大工2)、山形大院理工3)）○渡邊剛1）、高橋壽雄1）
松下卓史1）、遠藤麻未1）、立花和宏2）、仁科辰夫3）、大木信典3）
The Swelling of Rubber Composite Cathodes for Electrolyte and the Relation of Characteristics of Lithium Ion Secondary Batteries.
Tsuyoshi Watanabe1),Hisao Takahashi1),Takushi Matsushita1),Mami Endo1)
and Kazuhiro tachibana2),Tatsuo Nishina3),Shinsuke Oki3)
1) Fukoku Co., Ltd.
6 Showa,Tiyodamachi, Ouragun, Gunma 370-0723,Japan
2) Department of Chemistry and Chemical Engineering,
Faculty of Engineering, Yamagata University
4-3-16 Jonan,Yonezawa, Yamagata 922-8510,Japan
3) Human sensing and Functional Sensor Engineering
Graduate school of Science and Engineering, Yamagata University
4-3-16 Jonan,Yonezawa, Yamagata 922-8510,Japan
Charging/Discharging performance of rubber composite cathodes for lithium ion secondary batteries has been investigated. Rubber composite cathodes were made by mixing active material powder and carbon conductive additives with rubber. Rubber composite cathodes swell by electrolyte and the swelling rate depends on the kind of rubber. We examined the relationship between the swelling rate and the characteristics of lithium ion secondary batteries.
1．緒言
現在のリチウムイオン二次電池の正極合材は活物質、導電助材、バインダーなどを、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、水、などに溶解したものを混練してペースト状合材を作り、このペースト状の合材をアルミ箔の両端に均一な厚さにコーティングする。続いて電極を乾燥器中に通過させ、ペースト作製に必要であった分散溶媒を熱風気流で除去させている1）。
この製法で作製されたリチウムイオン二次電池の問題点として、バインダーでの正極合材の結着であるため、アルミ集電体と正極合材の剥離による容量の劣化がある。また製造工程においてバインダー（ＮＭＰ）の発がん性の問題があげられる。
本実験はゴムを支持体とし、これに活物質と導電助材を混練し、アルミ箔に加硫接着させ正極合材の作製を行った。ゴムを支持体としているため、正極合材が剥がれ落ちず容量の低下が防げ、また正極合材の製造の工程で分散溶媒に発がん性のあるＮＭＰを使用しないため環境にやさしいといえる。今回はベースゴム材の有機電解液にたいする膨潤と電池容量の関係を検討した。
2．実験方法
2-1 膨潤試験
各種のポリマーに加硫剤、加硫促進剤および助剤のみを添加した純ゴム配合を試験ロールにて混練し、170℃、10minの条件で熱プレスを用いて加硫させ２mm厚のゴムシートを作製した。このゴムシートから40mm×30mmのテストピースを切り取り、これを試験片とした。それぞれの試験片を耐熱ガラス容器に入れた有機溶媒、PC，DME，PC+DME1：1（V%：V%）中に浸漬させ、ウォーターバスにて40℃、72時間の膨潤試験を行った。浸漬前後の試験片の体積を測定し、膨潤度は体積変化率(%)2）で表す。
また、H-NBRについては更に細かくポリマーグレードを変え、EC+DEC1：1（V%：V%），EC+DMC1：1（V%：V%）に浸漬させ、同様に膨潤試験を行った。
2-2 CV測定
膨潤試験結果より、膨潤度の高いグループ、低いグループからそれぞれポリマーを選定し、活物質（LiMn2O4），導電助剤（アセチレンブラック・ケッチェンブラック）を混練し、熱プレスを用い脱脂したアルミと加硫接着した。二次加硫（150℃×1時間）を施し、試料を得た。これを正極材とした。
参照極・負極に金属Li、電解液に1M LiBF4/ PC+DMEを用い３極式セルを組み、掃引速度0.1mV/secでCV測定を行った。
アクリルゴム（ＡＣＮ）4)
【関連講義】卒業研究（Ｃ１-電気化学２００４～）,ゴムとポリマー5)
ゴム電極を使ったリチウムイオン二次電池の開発
立花 和宏, 研究ノート, (2005).
実験方法 > 材料＆試 > ゴムとポ > 蓄電性ゴム,ゴムとポリマー
仁科 辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2006).
育成研究
立花 和宏, 研究ノート, (2008).
実験方法 > 材料＆試 > ゴムとポリマー,材料＆試料
仁科 辰夫,卒業研究（Ｃ１-電気化学, 講義ノート, (2008).
