セパレータが電池性能におよぼす影響

リチウムイオン電池(LIB)のセパレータは、アノードとカソードを電気的に絶縁する一方、2 つの電極間でのリチウムイオンの流れを許容します。セパレータの設計と品質は、最終的な電池の安全性、熱安定性、および全体的な性能に影響を与えます。セパレータは、イオンを輸送できるよう多孔質でなければならず、十分な剛性と機械的性能も要求されます。短絡や熱暴走を防ぐ役割も担い、例えば過度の熱条件下では、熱暴走を防ぐため、セパレータによってイオンの輸送を遮断しなければなりません。

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セパレータの設計

リチウムイオン電池セパレータは薄く、イオンを輸送できるよう多孔質ですが、十分な剛性も備えています。過度の熱条件下では、熱暴走を防ぐため、セパレータによってイオンの輸送を遮断できなければなりません。



セパレータの製造

電気自動車の車載リチウムイオン電池のセパレータ材料として、ポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)が一般的です。それ以外のポリマー配合物やセラミック添加剤の開発も進んでいます。不要な反応や制御不能な反応を防ぐには、セパレータ材料中の不純物を最小限に抑える必要があります。特に、セパレータの設計にセラミック添加剤が含まれている場合は、超高純度であることが要求されます。




アジレントのセパレータ試験および処理ソリューション

試験/処理要件 推奨される分析法/機器
電池の分解の研究 – 充電/放電中に結合剤およびセパレータ材料の化学結合に変化が起こらないか調査 FTIR
原料の同定を確認 FTIR
製造時の仕掛品の同定を確認

セパレータの試験に関するアプリケーションリソース

FTIR 分光分析によるリチウムイオン電池セパレータの材料同定

セパレータは、リチウムイオンの流れを促進する一方、リチウムイオン電池の短絡や熱暴走を防ぐという重大な役割を果たします。電池の安全性と性能を維持するうえでも重要です。

このアプリケーションノートでは、グローブボックス内で Agilent Cary 630 FTIR システムを使用した、リチウムイオン電池セパレータの材料同定と QC 試験について取り上げています。

FTIR によるセパレータ原料の同定の確認

製造プロセスでは、セパレータの製造に使用される原料および仕掛品のポリマーの種類を同定することにより、プロセスの有効性が確保されます。

このアプリケーションノートでは、ダイアモンド ATR アタッチメントを装着した Agilent Cary 630 FTIR システムによるリチウムイオン電池のセパレータ材料の同定方法をご覧いただけます。このシステムでは、表面修飾の同定と、製造プロセスの過程で使用される添加剤のモニタリングが可能です。


FTIR によるポリエチレン/ポリプロピレン混合比の測定

リチウムイオン電池セパレータの製造に使用されるポリマー混合物中のポリエチレン/ポリプロピレン(PP 中の PE)の比率をすばやく測定できます。

このアプリケーションノートでは、Agilent Cary 630 FTIR 機器でキャストフィルム手法を用いて、ポリエチレン/ポリプロピレン混合物中のポリエチレンの比率を測定するメソッドについて取り上げています。

セパレータ材料試験への FTIR の応用

FTIR 分光分析アプローチでは、電池の分解や、充電/放電サイクルによる結合剤およびセパレータ材料の変化をすばやく簡単にモニタリングできます。その方法をこの「FTIR によるポリマー分析」カタログでご確認いただけます。




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