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リチウムイオン二次電池
TG-DTAによる電極バインダー量の分析

TG-DTAを用いて電極バインダー量の分析ができます。

なぜ電極のバインダー量分析が必要なの?

バインダーは電池の素反応に関与しない材料なので極力その量を減らしたいですが、一方で電極の密着性も保ちたいため、分量調整が重要になってきます。電池性能を評価する上で、バインダー量を把握することは大変重要です。

電極合材は主にバインダー、導電助剤、活物質から構成されておりますが、電池性能を向上するために組成の把握は重要となります。その中でもバインダーは電極の結着材として用いられており、密着力の低下や、それに伴う導電性の低下、さらには容量低下などに大きく関与します。電池性能にも影響を与えるバインダー量を把握することは性能評価において必要と言えます。

どうやって電極のバインダー量を分析しているの?

TG-DTA(熱重量-示差熱同時分析計)によって分析してます。

まず、試料から電極合材を掻き取り、これを専用容器に入れて水平差動型のTG-DTAのホルダの上に乗せます(図1)。加熱炉に導入して加熱していき、それに伴う試料の分解、脱水などの重量変化を精密に計測することで量を調べることができます。

TG-DTAで具体的に何が分かるの?

温度・雰囲気に対する重量変化が分かります。その結果から、バインダー量を調べることができます。

負極および正極のTG-DTA測定結果をそれぞれ図3、4に示します。
バインダーの熱分解による減少分、つまり電極合材全体に対するバインダーの量は、負極が2%、正極が4%と判定されました。
以上より、電極から分解し気化した成分の量を正確に計測することで数%のバインダーの量を調べることができます。
また、本装置は量を調べる装置のため、種類までは分かりませんが、 PyGC‐MS(熱分解ガスクロマトグラフ‐質量分析計)を用いることでバインダー種を判別することができます。

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