UPIA®-LBシリーズ(開発品) UPIA®-LB Series
Overview 概要
リチウムイオン電池は、優れたエネルギー貯蔵能力を有し、スマートフォンやドローン、自動車などといった様々なアプリケーションに適応されています。例えばスマートフォンであれば短時間の充電で1日以上の使用に耐えることが出来、自動車であれば1回の充電で航続距離数百kmに到達します。しかしながら何れのアプリケーションに適応されている電池も、充電時間が非常に長いという課題があります。この課題を乗り越えるべく、各電池メーカーではより高エネルギー密度、高入出力密度を持った電池の開発に注力しています。
従来、リチウムイオン電池の負極活物質には、グラファイトが使用されており、その理論容量は372mAh/g。現在のリチウムイオン電池ではこの理論値に近いところまで性能を引き出せているため、更なる高容量化のためには、より高容量な活物質を使用する必要があります。近年このような材料として、Si系材料に注目が集まっており、様々な検討がなされています。Si系活物質は大きいもので4200mAh/gの理論容量を有し、電池の高容量化に大きく寄与できます。一方で、充放電に伴い大きく膨張収縮を起こすことも知られており、この際に発生する応力によって電池寿命が大きく縮んでしまうという課題があります。
この課題を解決するため、UBEでは電池の短命化を抑制できるポリイミドバインダの開発を行っています。
Features 特徴
-
1.高容量Si系負極に対応
高容量Si系負極に対応したポリイミドバインダ
-
2.低い熱処理温度が可能
水溶媒バインダはNMP溶媒バインダよりも
低い熱処理温度が可能
Basic Properties of Polyimide Binder
基本特性
| 弊社既存PI (NMP溶媒) |
開発品 (NMP溶媒) |
開発品 (水溶媒) |
他社PI | アクリル酸 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 活物質 | Si,SiO,SiC グラファイト /Si,SiO,SiC |
Si,SiO,SiC グラファイト /Si,SiO,SiC |
Si,SiO,SiC グラファイト /Si,SiO,SiC |
Si,SiO,SiC グラファイト /Si,SiO,SiC |
Si,SiO,SiC グラファイト /Si,SiO,SiC |
| 負極容量 | ~4,000 | ~4,000 | ~2,000 | ~1,500 | ~600 |
| 溶媒 | NMP | NMP | 水 | NMP | 水 |
| 固形分濃度 | 18 | 30 | 18 | 18 | - |
| 熱処理温度 | 250-350 | 200-350 | 150-350 | 300-400 | 80-160 |
| 保存温度 | <50˚C | <50˚C | <25˚C | <5˚C | <50˚C |
Comparison of Battery Performance
電池性能比較
-
Si負極サイクル特性(開発品NMP溶媒)
電極構成、測定条件
- ・負極組成 Si : AB : PI
- ・電解液 1M LiPF6 EC: DEC(1:1vol%) VC(1wt%)
- ・目付: 3.0mAh/cm2
- ・熱処理条件: 350℃×1hr(真空)
- ・測定条件: 温度30ºC、0.1～0.5 CA、0.001-1.0 V
-
SiO負極サイクル特性(開発品水溶媒)
電極構成、測定条件
- ・負極組成 SiO : AB : CNT : PI or PAA
- ・電解液 1M LiPF6 EC: DEC(1:1vol%) VC(1wt%)
- ・目付: 2.0mAh/cm2
- ・熱処理条件: PI 150℃×12hr(真空)、PAA 120℃×12hr(真空)
- ・測定条件: 温度30ºC、0.1CA、0.001-2.0 V(1st)、0.001-1.0V(2nd~)
-
レート特性比較(PI(水溶媒) vs. PAA)
電極構成
- ・正極：NCM811
- ・負極：グラファイト + SiO, 電解液 1M LiPF6 EC:ECM(3:7 vol%)
電池性能評価
山形大学有機エレクトロニクス
イノベーションセンター
森下 正典 教授
