単層カーボンナノチューブ入り正極材:より優れた放電速度と安全性、高いエネルギー密度、長い耐用年数


性能が要求される厳しい市場

エネルギー密度・充電速度・製品寿命・安全基準のどれをとっても、未来を担う電気自動車業界が掲げる目標は大きなものです。これに対応するため、リチウムイオンバッテリー製造企業は、バッテリーセルに最適な材料を選択する必要に迫られています。激しい競争を生き抜くためには、バッテリーの性能を上げる事が何よりも重要です。

TUBALL™ 単層カーボンナノチューブ

リチウムイオンバッテリーに使用できる材料のうち、最も強く、電気導電性に優れているのが、TUBALL™ 単層カーボンナノチューブです。長さ対直径比の高さや柔軟性により、活物質に電気導電性・補強ネットワークを作り出せるため、超低濃度の添加でリチウムイオンバッテリーの性能を大幅に向上させます。

メカニズム

SEM画像が示す通り、たった0.08%のTUBALL™ 単層カーボンナノチューブが、NCM 811の活物質粒子を完全に覆い、粒子間の通電を達成します。

性能の向上

単層カーボンナノチューブが持つそのユニークな物性により、リチウムイオンバッテリーの性能は、放電性能、エネルギー密度、接着力、さらに安全性と、どれをとっても大きく向上します。これほどの改善は、従来のリチウムイオンバッテリー正極材料用導電性添加物である、カーボンブラックや多層カーボンナノチューブ(MWCNT)には達成不可能でした。

より優れた放電性能

優れた電気導電性を持つTUBALL™単層カーボンナノチューブだからこそ、正極材料に使用する事で、バッテリーの容量を上げながらも、速い放電を可能にします。

エネルギー密度の向上

TUBALL™は、たった0.1%以下の添加で、エネルギー密度を向上します。この添加率は、他の導電性添加剤(多層カーボンナノチューブやカーボンブラック)と比べると、10分の1から60分の1となります。現在、EVバッテリーパックに使用されている5kgの導電性カーボンブラックは、たった100gのTUBALL™で置換できます。 

より強い正極接着

ナノチューブのネットワークが正極材料の粒子をしっかりつなぎ、結合力を高めます。

安全性

リチウムイオンバッテリーに使用できる材料のうち最も高い電気導電性を誇るTUBALL™ 単層カーボンナノチューブは、ごく少量の添加でもバッテリー内部の直流抵抗を下げる作用があります。複数回の充放電や保存の後でも、正極材料内に作られたTUBALL™の安定したネットワークが、高温保存と充放電サイクル後も直流抵抗を低いレベルに保ちます。

バッテリー内部の直流抵抗が小さければ、温度の上昇も抑制され、バッテリー火災のリスクも低減されます。これは、TUBALL™ 単層カーボンナノチューブがもたらす、安全面における重要な利点です。 

TUBALL™ が可能にする性能

LCO、LFP、NCMといった正極材料への添加をより簡単にするため、OCSiAlは、予備分散済みの TUBALL™ BATT シリーズを開発しました。この製品シリーズは、各種液状担体に単層カーボンナノチューブがしっかりと分散されており、通常の製造工程に投入するだけで、高性能の正極生産が可能です。 

正極材料用TUBALL™BATTの利点: 

  • 活物質の含有率を最大化することにより最高のエネルギー密度を達成
  • 直流抵抗の維持で温度上昇を抑制し、安全性を大幅向上
  • 放電性能の向上によるパワーアップ
  • 電極接着性の向上

シリコン負極材の問題であるサイクル寿命の短さもTUBALL™で解決。

TUBALL™ BATTの詳細に関しては、下記のリンクをご参照になるか、当社までご連絡ください。


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N-メチル-2-ピロリドン(NMP)をベースとし、PVDFも含む単層カーボンナノチューブ分散液。リチウムイオン電池製造に導電性添加剤としてご使用いただけます。

用途

エネルギー貯蔵

材料

正極

担体

PVDF(ポリフッ化ビニリデン)

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