三次元集電体及び無機バインダーを用いた高目付シリコン負極

要　旨: リチウムイオン二次電池の高エネルギー密度化を実現すべく、三次元集電体及び無機バインダーのSi負極への適用検討を実施した。試験実施にあたり小型セルでの試算を実施、通常の塗工電極に対しエネルギー密度の観点で優位性があることを確認した。
6.0 mg/cm²程度の目付け量において作製した電極（密度0.05 g/cm³）を用い、無機バインダーの効果を確認したところ、無機バインダー無し品ではエージング工程2サイクル目まで容量維持率が25％以下まで低下してしまう一方、無機バインダー併用品では、50サイクルの時点の容量維持率が78％であった。次に高エネルギー密度化のため電極プレスをおこない、得られた電極（密度0.17 g/cm³、0.59 g/cm³）を用い同様のサイクル試験を実施したところ、0.17 g/cm³品では未プレス品と容量維持率が同等であった一方、0.59 g/cm³品では容量維持率が46％まで低下した。
試験後電極の断面観察の結果、期待通り電極体の膨張収縮が抑制できていた一方、合剤層と集電箔界面間にクラックが存在し、そのクラック量が0.59 g/cm³品の方が多いことを確認した。

田中俊充 / Toshimitsu Tanaka

要　旨: リチウムイオン電池のエネルギー密度の向上を目的に，金属の三次元網目構造体を集電体に適用し，正極の改善検討を小型セルで，体積エネルギー密度の向上の実証を積層セルでおこなった．
小型セルでは，正極の二つの課題に対し対応策を実施し，その効果の確認と要因を整理した．一つ目の課題は，集電体と活物質の間の接触性の向上であり，集電体表面を導電性カーボンで被覆することで対応した．二つ目の課題は，活物質間の電子伝導パスの形成の向上であり，微粒導電助剤を分散液で適用することで対応した．その結果，いずれの課題対応策においても，抵抗抑制と耐久性向上の効果を確認することができた．また，その要因を把握するために，SPM測定による活物質の導電性評価を実施した結果，電子伝導パスの断裂を抑制しているためであることを確認した．
積層セルでは，電極の厚膜化により，その積層数を削減できた結果，セルエレメントの体積エネルギー密度が集電箔電極セルの614 Wh/Lから，三次元網目構造電極セルにより674 Wh/Lと9.8%の向上を確認した．