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リチウムイオン電池積層技術
Jul 28 , 2025
リチウムイオン電池のスタッキング技術は、セル製造において極めて重要なプロセスであり、性能、安全性、そして生産効率に直接影響を及ぼします。TOB NEW ENERGYは、これらの高度なプロセスを最適化するためにカスタマイズされた、ターンキー方式のバッテリー生産ラインソリューションと最先端設備の提供を専門としています。現在、業界では、Zフォールディング、カット＆スタック・インテグレーション、サーマルラミネーション・スタッキング、そしてスタック＆フォールディング（LG独自の方式）の4つの主要なスタッキング技術が主流となっています。Zフォールディングとカット＆スタック・インテグレーション（基本的にはZ型を改良したもの）は中国で広く採用されていますが、サーマルラミネーションは、より複雑な工程で優れたスピードと品質を実現します。LGエナジーソリューションは、国際的には、特許取得済みの高効率スタック＆フ...
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リチウムイオン電池の高エネルギー密度化を目指して、シリコン系負極が有望な候補として浮上しています。しかし、その実用化は、体積膨張の著しい増大や、特にリチウム化の不均一性といった課題によって阻まれています。本稿では、この問題の原因、悪影響、そしてそれを緩和するための先進的な解決策について考察します。これは、リチウムイオン電池に関わるすべての人にとって重要な検討事項です。 バッテリー生産 そして バッテリー研究 。 期間中 リチウム化 のプロセス シリコン系陽極材料 材料固有の微細構造の不均一性、電解質分布の不均一性、電流密度分布の不均一性といった要因により、リチウム化の不均一性が生じる可能性があります。例えば、シリコンナノ粒子が凝集している領域では、リチウムイオンの拡散経路が長くなり、局所的な電界分布が不均一になるため、リチウム化の速度が遅くなります。一方、シリコン粒子の表面や欠陥の多い部位...
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I. タスク目標の正確な分解 タスク目標の分解は、セル開発の基本的な側面です。新製品開発であれ、量産製品の継続的なメンテナンスであれ、目標を明確かつ論理的に分解することは不可欠です。複雑な指標は階層化・精緻化し、関連部門に体系的に割り当てなければなりません。これにより、各部門は自らの方向性と優先順位を明確に理解できるようになります。 ある部門が割り当てられた目標を達成できなかった場合、責任は明確です。逆に、全ての部門が分解された目標を達成したにもかかわらず、全体の目標が未達成のままである場合は、セル開発部門の目標分解が偏っていたか、不合理であったかを再評価する必要があります。 例えば、高エネルギー密度セルを開発する場合、エネルギー密度の目標を正極・負極の材料選定、電極厚み設計、電解質配合などの具体的な側面に細分化し、これらのタスクを材料研究開発部門とプロセス設計部門に割り当てる必要がありま...
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I. 電力バッテリーシステムの構造設計 パワーバッテリーシステムの構造は、セル、モジュール、バッテリーパックから構成されます。セルは最も基本的なユニットであり、その構造設計と材料の選択がバッテリーの性能を決定づけます。現在主流のセルの種類には、円筒形、角形、パウチ形セルがあり、それぞれエネルギー密度、安全性、コストの面で一定の利点があります。例えば、円筒形セルはエネルギー密度が高くコストが低いものの、安全性は比較的低いのに対し、角形セルは安全性とコストのバランスが取れています。パウチ形セルは早くから登場し、3C用途で広く使用されており、パワーアプリケーションで勢いを増しており、大きな開発の可能性を秘めています。モジュールは通常、一定数のセルを直列または並列に接続し、熱管理システムと電気接続部を備えて構成されます。モジュール設計の目的は、セルを外部環境の影響から保護し、バッテリーシステム全体...
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リチウム バッテリーセパレーター セパレータは正極と負極の間の保護バリアとして機能し、イオンは伝導しますが電子は伝導しません。電解液の充填と成形後の理想的な状態では、セパレータは電極と完全に平坦に接触しているはずです。しかし、電池を分解すると、セパレータにひどいシワが見られることがよくあります（これは負極のシワからも明確に確認できます）。 以下では、セパレータのしわについて、危険性、原因、解決策の 3 つの側面から説明します。 1. セパレータのしわの危険性: 内部抵抗の増加： セパレータの微細多孔構造は、しわのある部分で損傷し、リチウムイオンの移動経路を阻害します。これにより内部抵抗が15%～30%増加し、充放電効率が著しく低下します。 容量フェード: しわのある部分への電解液の不均一な浸透は、活物質の利用率の低下につながります。あるNMC正極電池の実験データでは、100サイクルあたり最...
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リチウムイオン電池コーティングの欠陥は、コーティングスラリー、コーティングウィンドウ、コーティング乾燥プロセスという 3 つの主な部分から発生します。 スラリー調製工程では、分散が不完全な場合は粒子の凝集が発生し、鉄除去ろ過が不十分な場合は金属片が発生し、真空脱気が不完全な場合は多数の気泡が残ります。これらに伴うコーティング欠陥には、凝集物、金属粒子の混入、ピンホール、オレンジピールなどがあります。 コーティングプロセスパラメータ（スラリー体積流量、コーティング速度、スロットギャップなど）がコーティングウィンドウを超えると、エア巻き込み、タレ、周期的な横縞、縦縞が発生する可能性があります。さらに、供給ポンプやコーティングロールなどの周期的な振動も、周期的な横縞を発生させる可能性があります。 コーティング乾燥工程において、乾燥温度が高すぎるとバインダーの劣化などの欠陥が生じる可能性がある。 ...
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リチウム電池スラリーの混合、コーティング、そしてその後の組立工程における生産の最前線では、スラリーの沈殿、ゲル化（ゼリー状）、そしてコーティングヘッドの目詰まりという3つの根深い「病状」がプロセスエンジニアを悩ませています。これらの問題は、電極の割れ、フィルムの剥離、電池の変形といった連鎖反応を引き起こす可能性があります。こうした不安定性は、電極の均一性の低下につながるだけでなく、生産歩留まりと生産能力の直接的な低下にもつながります。 多くの場合、私たちは配合プロセスや固形分含有量を調整する傾向があり、配合において重要でありながらも重要な成分であるバインダーの重要な役割を見落としがちです。この記事では、バインダーの微細なメカニズムから始め、複雑な構造を層ごとに解き明かし、前述の問題に対する「ワンストップ」なトラブルシューティングと解決策ガイドを提供します。 I. スラリー沈殿に対処するには...
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次世代エネルギー貯蔵をめぐる世界的な競争は、 固体電池（SSB） エネルギー密度の向上と安全性の向上の可能性は明らかですが、実験室規模の試作から量産への移行は依然として課題です。最も重要な課題の一つは、固体電解質と電極間の完全な界面接触を確保することです。 このギャップを埋めるために、私たちは高性能な 温間等方圧プレス（WISP） SSB パイロット研究および大規模製造向けに特別に設計されたマシンです。 固体電池にとって等方圧加圧が重要な理由 従来の液体リチウムイオン電池とは異なり、固体電池は固体材料のシームレスな接触に依存しています。界面における微細な空隙や「エアギャップ」は内部抵抗を増加させ、サイクル寿命の短縮や出力の低下につながります。 温間等方圧加圧（WIP） 高温の液体媒体を用いて、あらゆる方向から均一な圧力をかける。このプロセスは、 ● 空隙をなくす: 固体電解質層の100%の...
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世界中の電池業界がリチウムベースの化学組成に代わる材料を模索する中、ナトリウムイオン電池は学術研究段階から商業化の初期段階へと着実に進展しています。様々な正極候補物質の中で、 NFPP (Na₃Fe₂(PO₄)₃) NFPPは、そのバランスの取れた性能、構造安定性、そしてサプライチェーン上の優位性により、ますます注目を集めています。NFPPは、極端なエネルギー密度を追求するのではなく、コスト管理、安全性、そして長寿命化を目指した実用的な材料戦略を表しています。 この記事では、NFPP を材料と製造の観点から検討し、NFPP が近い将来のナトリウムイオン電池の展開において最も現実的なカソード オプションの 1 つと見なされる理由を検証します。 01. ナトリウムイオン電池開発においてNFPPが重要な理由 ナトリウムイオン電池は、イオン半径、拡散速度、電極と電解質の適合性において、リチウムイオ...
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はじめに：2026年にバッテリーラボの設計がこれまで以上に重要になる理由 2026年には、リチウム電池の研究室はもはや材料発見のみに特化した孤立した研究空間ではなく、基礎的な電気化学と産業規模の製造を繋ぐ重要な工学的架け橋となるでしょう。 過去5年間で、バッテリーのイノベーションサイクルは大幅に短縮されました。ナトリウムイオンシステム、高シリコンアノード、固体電解質、乾式電極プロセスといった新しい化学特性は、現在、18～36ヶ月以内に実験室での検証からパイロット規模の実証へと移行すると予想されています。 その結果、研究室のインフラストラクチャは次の 3 つの要件を同時に満たす必要があります。 ● 変動性の高い実験研究をサポートする ● プロセスの一貫性と再現性を維持する ● パイロットおよび量産環境への直接移行が可能 この2026年版ラボチェックリストは、こうした現実を反映するように構成さ...
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