2/13 リチウムイオン電池電極製造プロセスにおける 間欠塗工技術と乾燥、スラリー分散技術

AndanTEC　代表　浜本 伸夫　氏
元富士フイルム(株)、元サムスン電子
【講師紹介】

1．リチウムイオン電池塗工の概要
　1-1．フィルムが利用されている製品は？
　1-2．フィルム部材の役割り
　1-3．性能の変遷（半導体）
　1-4．性能の変遷（リチウムイオン二次電池）
　1-5．リチウムイオン二次電池の構成
　1-6．正負電極の塗工方法（間欠塗工）
　1-7．間欠塗工の動画
　1-8．リチウムイオン電極の塗工ライン（A）
　1-9．リチウムイオン電極の塗工ライン（B）
　1-10．リチウムイオン電極の塗工ライン（C）
 
2．特許に学ぶ間欠塗工の変遷
　2-1．初期の電極製造（直交貼り合わせ方式）
　2-2．初期の電極製造（マスキング）
　2-3．初期の間欠塗工（開閉ブレード）
　2-4．コンマロール着脱方式
　2-5．コンマロール断続回転方式
　2-6．スロット間欠方式（流量・ギャップ可変）
　2-7．スロット沈降対策
　2-8．スロット端部厚み調整
　2-9．コッタによるギャップ調整
　2-10．塗り切り厚み調整（ギャップ法）
　2-11．厚塗り対策エア噴射
　2-12．マニホールド・リターン
　2-13．ポンプ・バルブ法
　2-14．ピストン開閉法
　2-15．回収バルブ遅延方式
　2-16．開閉バルブ圧力制御方式
　2-17．バルブ弁・ギャップのハイブリッド方式
　2-18．背面減圧
　2-19．背面減圧とエッジ分布
　2-20．減圧の安定化（バッファとオリフィス）
　2-21．基材サクション
　2-22．バックアップサクション
　2-23．逆転スロット
　2-24．表裏厚み分布
　2-25．表裏の塗り位置同期
　2-26．表裏の塗り位置同期
　2-27．表裏の塗り位置ズラシ
　2-28．両面塗工の基材エア保持
　2-29．両面塗工の塗工安定板
　2-30．圧延クラウンローラー
　2-31．加熱プレス分布によるカール補正
 
3．スロット塗工方式の概説
　3-1．塗工方式に分類（ダイ方式は3種類のみ）
　3-2．実験サンプルとRoll To Roll生産の違い
　3-3．塗工液濃度の決め方と適した塗布方法
　3-4．Roll To Rollのスロット塗工設備
　3-5．ダイヘッドの向きは？
　3-6．薄く塗る時、厚く塗る時
　3-7．流れイメージに役立つCouette-Poiseuille流
　3-8．Poiseuille流
　3-9．Couette流とPoiseuille流のバランス
　3-10．スロットダイのCouette-Poiseuille流
　3-11．ビード内の剪断速度
　3-12．剪断速度のオーダー
　3-13．背面減圧しない操作方法
　3-14．塗付けの流動
　3-15．マニホールド構造
　3-16．ダイ内の流れ
　3-17．円管・マニホールド・スロットの流動
　3-18．マニホールド断面形状と幅流量分布
　3-19．テーパー・スロットによる幅分布補償
　3-20．幅分布を均一化するために
　3-21．シムとエッジの厚塗り
　3-22．超硬スロットダイ（M）
　3-23．ギャップの見積もり
　3-24．Coating Window
　3-25．間欠塗工のビード流動（物質収支）
　3-26．間欠塗工のビード流動（ギャップ制御）
　3-27．間欠塗工のビード流動（流量制御）
　3-28．間欠塗工のビード流動（粒子法シミュレーション）

4．コンマ塗工方式の概説
　4-1．ブレード塗工の分類（ナイフ・スティッフ・ベント）
　4-2．コンマ・コーターの特徴
　4-3．ナイフ型ブレードの塗工厚み
　4-4．ナイフ型ブレードの塗工厚み計算
　4-5．コンマロールたわみ
　4-6．コンマロール保温
　4-7．液ダム内の流動
　4-8．バックプレート
　4-9．ダム液面と底面

5．乾燥のツボ　… 設備・乾燥時間・膜質再現の考え方
　5-1．乾燥現象の支配因子
　5-2．乾燥方式と乾燥能力
　5-3．乾燥効率の支配因子（噴流）
　5-4．多孔板と二次元ノズル（軸対象とスリット）
　5-5．溶媒の寄与（水と他の溶媒の比較）
　5-6．塗膜の表面温度は湿球温度（空気線図）
　5-7．各溶媒の空気線図
　5-8．他の溶媒との違い ～ 飽和蒸気圧と温度
　5-9．乾燥に関わる物性値
　5-10．定率期間と減率期間
　5-11．減率乾燥速度
　5-12．簡易計算法（乾燥係数 N＝1/2～2/3）
　5-13．膜内の溶媒移動
　5-14．乾燥計算の練習
　5-15．減率乾燥を実測で見積もる方法
　5-16．減率乾燥を実測で見積もる手順
　5-17．2成分系の減率乾燥（MEK+トルエン）
　5-18．2成分系の乾燥挙動
　5-19．2成分系で乾燥速度を概算したい場合
　5-20．調湿時の含水率履歴
　5-21．凝集系の乾燥
　5-22．乾燥過程の粘弾性変化

6．スラリーの分散
　6-1．原材料を膜にするプロセス
　6-2．スラリーの分散度
　6-3．カーボン・ブラックの分散は一次粒子に留める
　6-4．スラリー内の素材がレオロジーに及ぼす影響
　6-5．分散度とレオロジー（静電反発・バインダーによる分散）
　6-6．水系ではイオンが静電反発を阻害し構造粘性化
　6-7．レオロジーのヒステリシスと経時増粘
　6-8．混合・分散設備
　6-9．攪拌方式と混合度
　6-10．タンク形状・サイズと混合度
　6-11．混錬方法（ニーダーとプラネタリーミキサー）
　6-12．混錬（バッチ/連続）とパドル形状
　6-13．混錬パドルのWD形状
　6-14．二軸連続式混錬機
　6-15．二軸連続式混錬機（負極）
　6-16．二軸連続式混錬機（正極）
　6-17．混錬時の希釈と分散
　6-18．希釈法から予備混合＆高剪断分散へ
　6-19．ビーズミル（マイルド分散化）
　6-20．目標粒子サイズと循環方式
　6-21．ビーズのサイズ選定
　6-22．Roll To Roll工程とのマッチング
　6-23．Batch TankとMix Tankのタスク
　6-24．継ぎ足しと液年齢
　6-25．平均ポット経時 
　6-26．ポンプの種類と特徴
　6-27．異物が多い時のフィルター並列化
　6-28．ゲル状異物のろ過
　6-29．フィルター構造と濾圧
　6-30．ポンプ負荷は主にスロット
　6-31．脱泡（壁面添加）
　6-32．脱泡（真空度）
　6-33．脱泡（遠心＆減圧）
　6-34．脱泡（スクレバー＆減圧）
　6-35．脱泡（放射ノズル＆減圧）

7．ドライ方式
　7-1．ドライ電極コーティング： EVへの展開
　7-2．各社の動向
　7-3．「ドライ電極」最新の開発
　7-4．ドライ成膜の混合強度と導電助剤被覆率
　7-5．テスラの電池用ドライ電極は何が凄いのか？
　7-6．テスラのリチウムイオン電池「4680」開発・製造動向
　7-7．Maxwell Technologiesの「ドライ電極の製造システム及び製造方法」 特許
　7-8．Maxwell Technologiesのホワイトペーパー
　7-9．圧延ロール鍍金剥がれDry Cathode Finally Solved! What was the delay? //Tesla Q2 Battery Report
　7-10．4680技術のアップデート；Tesla 4680 Update / This Changes EVERYTHING 
　7-11．ドライ方式特許/Dry Electrode Lithium Doping Process / (2023/05/24)
　7-12．リン酸鉄系正極材料とニッケル酸化物系正極材料を含む混合正極 WO-A1-2024/229047 (2024.4.30)
　7-13．LGのドライ技術/WO-A1-2024/144216; LG's GAME CHANGING
　7-14．スプレー方式；” Can Dry Battery Electrodes Really Work?” (2020/12/08)
　7-15．PTFE樹脂配合の取り組み

質疑応答

※詳細・お申込みは上記

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