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

  1. 活物質層の割れ、剥離、脱落による電池特性の低下
  2. 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