★ 低温帯での容量低下への対応は？ 高出力化を実現する電極加工技術を詳解！

リン酸鉄(LFP)系リチウムイオン電池の開発動向と電極特性

【提携セミナー】

主催：株式会社技術情報協会

講座内容

・ＬＦＰ正極材の歴史は古い、既に基本特許は切れているが、２０年を経て大きく発展したのは意外であった。当初からＬＦＰの種々の欠点は指摘されており、１．放電電圧が低い３．４～３．２Ｖ　２．電気伝導性がないので炭素コーティングが必要　３．電極密度が上がり難い．．．等々であった。
一方でその欠点が、数年前からのＥＶ電池のサプライ・チェーン問題、遷移金属系ＮｉとＣｏの不足が、原料に不安のないＬＦＰの再評価となった。電圧の低いことは、充電電圧も相対的に低く、電解液に対するストレスが低いことが、安全性につながった。
また意外であったのは、正極材でありながら、カーボンコーティングされた粒子は、電極板製造時に、安価な水系バインダー（ＳＢＲ）が使用可能である。サプライとコストの制約が大きいＰＶＤＦバインダーを使用しないことが評価された結果である。
ＬＦＰの出力電圧アップを狙ったのが、マンガンを加えたＬＭＦＰである。開発途上であり、その電圧プロファイルなどから、直ちに使用可能とは言えず、Ｍｎ独自のＭｎ＋＋の溶出も完全に解決された訳ではない。本講では現在までのデータを解析的に示したい。
・リチウムイオン電池は低温、高率充電で負極にLiが析出し、寿命・安全性に影響を及ぼすことが知られている。本報告では、定置用途として有望視されているリン酸鉄リチウム(LFP)正極、炭素(Gr)負極電池を対象にし、Liの析出条件、機構解明を行った。その結果、従来の低温・高率充電以外の条件でもLi析出のリスクがあること、その要因がLFPとGrに特徴的な反応機構によることを明らかにした。
・電気自動車などの電力源として注目されているリチウムイオン二次電池は、現在、高容量化、高出力化など、今後の益々増える使用要求に対応できる性能の向上が急務である。その中で、様々な材料開発が行われているが、穴あき電極による電池の高出力化は従来のリチウムイオン電池の電極に穴をあけることで実現可能である。レーザー加工による電極への穴あけ加工技術を用いて、リチウムイオン二次電池の高出力化を実現した結果を紹介する

習得できる知識

・実用リチウムイオン電池における、正極材の選定と評価方法を学んで頂きたい
・現行リチウムイオン電池の劣化機構の理解
・電池内のデザインを変更することで従来の電池材料でも電池の性能を向上させることができることを知ることができる

担当講師

１． 泉化研(株)　代表　菅原 秀一 氏
２． 東京電力ホールディングス(株)　経営技術戦略研究所　技術開発部　エネルギーソリューションエリア　庄野 久実 氏
３． 神奈川大学　化学生命学部　応用化学科　教授　博士(理学)　松本 太 氏

セミナープログラム（予定）

＜１０：３０～１２：３０＞

１．リン酸鉄(LFP)・リン酸マンガン鉄リチウムイオン(LMFP)電池の市場と技術展望

泉化研(株)　代表　菅原 秀一 氏

1.リチウムイオン電池における正極材
1.1 正極と負極、役割分担
1.2 充放電と正極材の挙動
1.3 単元系正極材
1.4 二元、三元系正極材
1.5 コバルト削減へのステップ

2.リン酸鉄リチウム(LFP)正極材　ＬｉＦｅＰＯ４
2.1 開発の経緯
2.2 初期の電池製品例
2.3 ＬＦＰセルの基本特定と比較
2.4 最近のＥＶへの拡大
2.5 電極バインダーの変化
2.6 関連資料

3.リン酸マンガン鉄リチウム（ＬＭＦＰ）正極材
3.1 マンガン系正極材の歴史
3.2 ＬＭＦＰの登場
3.3 ＬＭＦＰ正極材の基礎特性
3.4 今後の応用展開

【質疑応答】

＜１３：３０～１４：３０＞

２．LFP系リチウムイオン電池の不均一反応による容量低下

東京電力ホールディングス(株)　経営技術戦略研究所　技術開発部　エネルギーソリューションエリア　庄野 久実 氏

1.背景
1.1 定置用リチウムイオン電池（LIB）の利用シーンとSOC運用範囲
1.2 金属Li析出に関する先行研究
1.3 金属Li析出に対する既報告と本報告の違い

2.試験条件
2.1 リン酸鉄リチウムイオン電池(LFP系LIB)の製品スペックと試験条件
2.2 非破壊劣化診断法(dV/dQ法)による金属Li析出予測と充電末電池の解体調査

3.結果及び考察
3.1 dV/dQ 法による金属 Li 析出予測について
3.2 dV/dQ 法による金属 Li 析出予測の課題
3.3 非破壊での金属Li析出予測に対する多角的視点アプローチ：手法の提案
3.4 金属Li析出メカニズムをどのように説明するか？
3.5 LFP 系 LIB の容量回復について

4.まとめ

【質疑応答】

＜１４：４５～１６：１５＞

３．LFP正極の性能向上のためのレーザー加工穴あき電極の開発

神奈川大学　化学生命学部　応用化学科　教授　博士(理学)　松本 太 氏

1.レーザー加工穴あき電極の必要性

2.レーザー加工穴あき電極の作製法

3.レーザー加工穴あき電極のレート特性

4.レーザー加工穴あき電極のサイクル特性

5.電池のエネルギー密度向上のための電極の膜厚化

6.塗工量が違う両面塗工電極の性能とその改善

7.LFP/活性炭電極によるレート特性の向上

8.まとめ

【質疑応答】

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2025/1/24（金）10:30~16:15

開催場所

Zoomによるオンライン受講

受講料

1名につき60,500円(消費税込･資料付き)
〔1社2名以上同時申込の場合1名につき55,000円(税込)〕

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