目的
リチウム二次電池の電極を厚くして、積層(巻回)数を減らす。
→ セパレータや集電体の数量が減少し、活物質の量が増える。
電池のエネルギー密度が向上!
従来のリチウム二次電池は、薄い電極を積層(または巻回)している。
厚い電極を使用すれば積層(巻回)数を減らすことができる。
→ セパレータや集電体を減少させて、活物質層の比率を増やせるので、電池のエネルギー密度の向上が期待できる。
厚型電極の課題
- 活物質層の割れ、剥離、脱落による電池特性の低下
- 電極の抵抗増大による電池特性の低下
新規厚型電極の提案
【従来】箔状の集電体に活物質合材を塗布
【新規】三次元多孔体構造の集電体に活物質合材を充填
正極の断面SEM像
従来のAl箔集電体を使用した正極(片面に正極塗布)
Al箔上に活物質層が形成されている。一部で剥離の様子も確認される。
三次元多孔体構造Al集電体を使用した正極
Al集電体と活物質層が緻密に混合
集電体 | 厚さ | 容量 |
---|---|---|
Al箔 | 100μm | 2.0mAh/cm2 |
Al多孔体 | 400μm | 8.4mAh/cm2 |
LiFePO4活物質の電極特性図
LiFePO4
正極の充放電カーブ(ハーフセル)
三次元多孔質構造Al集電体を使用した電極はAl箔と同等の放電性能
LiFePO4
グラファイト セルの充放電サイクル特性
三次元多孔質構造Al集電体を使用した電極はAl箔と同等以上の寿命性能