アルミニウム集電体への炭素導電助剤の塗布圧による充放電性能への影響

　山形大学工学部物質工学科４年　尾形・仁科研究室　99511099　佐藤和美

かずみリチウムイオン二次電池の急速充放電化と高容量密度化¹⁾アルミニウム集電体への炭素導電助材の塗布圧による充放電性能への影響²⁾

緒言及び目的：市販のリチウム電池は、製造される際、高密度化、平滑化の理由によりプレスされるが、そのプレス圧が電池の充放電性能にどのような影響を及ぼすか、不働体皮膜の観点からは調べられていない。よって本研究では、不働体皮膜の観点から、アルミニウム集電体と炭素導電助剤の接触状態が、プレスすることによって、どのように変化するかを調べた。

実験方法：前処理としてアルカリ脱脂を行ったアルミニウム箔に超微粒子炭素コロイド(UFC)を塗布しNew Production Process for Nano-Carbon Suspension Solution Using Isopropylalcohol for Lithium Batteries and Super Capacitors³⁾、プレスしたものを試料極とした。対極にPt, 参照極にAgを用いた3電極方式でArグローブボックス中でクロノポテンショメトリーを行った。電解液として１M LiBF4/PC+DMEを用いた。

結果：Fig1にプレス無し、Fig2にプレス3tのアルミニウムのクロノポテンショグラムを示す。塗布圧が大きい程、１サイクル目の電位上昇曲線の傾きがが小さくなる。これは、炭素導電助剤への充電ではなく、プレスによって破壊されたアルミニウム皮膜の修復が行われていると考えられる。また、塗布圧が大きい程、アノード時の漏れ電流は大きくなるが、サイクルを追うごとに漏れ電流は小さくなる。塗布圧が大きい程、１５サイクル目のアノード掃引時の電位上昇曲線の傾きが小さいことより、塗布圧が大きい程、壊された皮膜が修復しきれないことがわかった。

【参考】

さっちんは、2006年に、それまでの研究をアルミニウムを集電体とするコンポジット電極の内部抵抗と充放電特性に対するバインダの種類とプレス圧の効果というテーマで卒業論文としてまとめ、山形大学を卒業したアルミニウムを集電体とするコンポジット電極の内部抵抗と充放電特性に対するバインダの種類とプレス圧の効果⁴⁾。

卒業論文ではプレス圧について研究しました＠青森県弘前市【学会】平成14年度化学系7学協連合東北地方大会＠青森県弘前市。

• (1) リチウムイオン二次電池の急速充放電化と高容量密度化
  佐藤和美, 山形大学  物質化学工学科, 修士論文 (2006).
• (2) アルミニウム集電体への炭素導電助材の塗布圧による充放電性能への影響
  佐藤 和美, 山形大学  物質化学工学科, 卒業論文 (2003).
• (3) New Production Process for Nano-Carbon Suspension Solution Using Isopropylalcohol for Lithium Batteries and Super Capacitors
  笹田M、森R, 池田章一郎, 前田M,立花和宏,仁科辰夫,尾形健明,小沢昭弥, ITE Leters on Batteries, New Technologies & Medicne Vol.4, No.2, pp.39 -42, (2003).
• (4) アルミニウムを集電体とするコンポジット電極の内部抵抗と充放電特性に対するバインダの種類とプレス圧の効果
  田口里子, 山形大学  物質化学工学科, 卒業論文 (2006).