電池材料の性能向上に貢献する「粉体物性評価」とは?
― 混ざりやすさ・壊れにくさを定量化し、材料設計と工程改善へつなげる ―
1. 電池開発における粉体物性の重要性
電池の開発では、充電容量の向上、サイクルタイムの向上、充電時間の短縮が重要な課題となっています。
粉体物性は、混合・搬送・充填・成形といった製造プロセス中の材料挙動に大きな影響を及ぼします。
そのため、研究開発段階から使用する材料の粉体物性を評価することが重要です。
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2. 電池材料で起こりやすい課題
粉体形状の電池材料は、混合時の不均一、充填(計量)バラツキ、ロールプレスによる粒子破壊など各プロセスにおける粉体材料の機械的特性が重要になる場合があります。
電池材料(正極材・負極材・電解質(固体/液体)・結合剤・導電助剤など)は、製造プロセスの挙動について、材料の機械的な物性値で評価することが可能です。
3. 粉体挙動を定量的に評価する
電池材料の課題を把握するには、「バルク状態の粉体物性」と「1粒子単位の粉体物性」の両面から評価することが重要です。
粉体層せん断力測定では、応力下での粉体材料の流動性や付着・凝集傾向を確認できます。
微小粒子圧壊力測定では活物質などが、どの程度の力で割れるか、また外力によりどのように変形するかを評価できます。
| 評価の目的 | 測定手法 | 確認できること | 主な用途 |
| 流動性・充填性を評価 | 粉体層せん断力測定 | 摩擦係数、Flow Function(FF)、付着・凝集傾向 | 性材料の開発 ・材料均質性の向上 ・高靭な電極の設 |
| 粒子の破壊・変形強度を評価 | 微小粒子圧壊力測定 | 破壊強度、変形強度(SSカーブ) |
・プレス工程の活物質割れの解析 ・活物質以外の粉体材料に関する粒子強度に関する調査 |
