• リチウムイオン電池の製造

    研究及び製造モニタリングを介して高品質な電極、電解液、及びリチウムイオン電池を確保する方法

  • アントンパール社では、最高品質のリチウムイオン電池の実現をサポートするため、バッテリー材料研究における活物質の特性評価、原材料の確認、使用前の電解液と溶剤の品質検証のためのソリューションを提供しています。

    当社の装置を使用することで、材料の粒径、空孔性、密度、粘度、粘弾性、及び接着性がセルの挙動と性能にどのような影響を及ぼすかを理解し、これらのパラメーターを調整して優れた最終製品を作ることができます。

    研究から製造まで

    バッテリー材料研究

    アントンパール社はバッテリー材料研究の頼れるパートナーです。当社の装置を使用して、性能パラメータを最適化するために、液体やかさ密度、表面積、粒径、局所的な導電率、トポグラフィー、表面粗さを測定します。また、当社の装置を使用して、容量と性能を最大化するために、その場で電気化学プロセスを追跡することもできます。

    細孔径及び粒径の分布を測定することで、作用電極の特性を最適化することができます。アントンパール社の真密度測定用装置では、バッテリーパッケージにおける適切な質量/体積密度に関する深い情報が得られるため、質量または体積が重要となる用途向けにセルを最適化することができます。セパレーターの不具合を防止する研究において、貫通細孔径を把握することは、不適切な材料を特定して最初から却下できることを意味します。電極がナノレベルでどのように機能するかを理解することで、電極材料や電極設計を最適化し、電池の寿命と容量の両方を延ばすことができます。

    製品の熱安全挙動が研究の重点である場合は、引火点を測定して貴重な情報を得ることができます。高性能電解液の場合、粘度を把握することで、電解液のイオン伝導度を向上させることができます。負極、正極、セパレーターに使用される新規材料の模索において、マイクロ波合成は、新しい構造につながる前例のない反応条件を探し当てることができます。

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    受け入れ時の品質管理

    受け入れ時の品質管理により、最高品質の原材料のみが許可されて製造に使用されるようになります。そのための重要な第一歩として、アントンパール社の代表サンプリング機器では、代表的なサンプルから得られた結果に基づいて確実に判断を下すことができるため、粉体解析結果の変動を大幅に低減できます。

    電極原材料の粒径を測定すれば、製造バッチ全体を却下する危険性が最小限に抑えられます。粉体のタップ密度測定により、異なる挙動の粉体ロットが特定されるため、一貫性のある粉体処理が行えるように措置を講じることができます。貫通細孔径の測定により、適切な材料のみを選択し、セパレーターの不具合の危険を最小限にすることができます。

    密度測定により、溶媒及び液体の試薬を特定して、その品質を検証できます。高分子電解質のような半固体や固体の場合は、屈折計で屈折率や濃度を測定することができます。材料が高価な場合や容器に入った状態で納入される場合は、容器を開封せずにラマン分光計でパッケージの上から同定することができます。

    リチウムイオン電池化合物の元素分析では、組成分析にICP-OES、汚染分析にICP-MSを使用します。どちらの手法でも十分に分解されたサンプルが必要であり、これはマイクロ波酸分解でしか用意できません。

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    スラリーの準備

    スラリーの適切な混合は、リチウムイオン電池の製造を成功させるための前提条件です。そこで、アントンパール社の技術が多くの場面で役に立ちます。 スラリーの混合中に不要な撹拌を行うと、徐々に内部構造が劣化します。

    粒子を崩壊させることなく、最大限の均一性を実現するには、スラリーの密度、粒径、及びゼータ電位をアントンパール社の装置で測定し、適切な調整を行います。 スラリーの粘度を測定して調整することで、沈殿を防ぎ、ポンプでの排出と貯蔵が簡単に行えるようになります。 

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    コーティングと乾燥

    電極スラリーが均質な膜厚を備えた均一な塗膜を形成し、バッテリーの耐用年数にわたって適切な充電性能が確実に得られるよう、アントンパール社のレオメータを使用して詳細分析を行ってください。

    レオメータと粘度計による調査では、流量とノズル形状を調整することで、アプリケーション後のスラリーの最適な構造回復を実現するように、アプリケーションプロセスをカスタマイズすることができます。これにより理想的な平滑化が可能になり、塗料の垂れを防止し、一貫性のある塗膜の厚みが得られます。これは小型バッテリーを製造する上で重要です。

    スクラッチ試験機により塗膜の密着性を測定することで、電極が剥離しないように必要な措置を講じることができます。

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    カレンダー仕上げ/電極の切断/セルの組み立て

    カレンダー仕上げのプロセスは、細孔構造、ひいてはリチウムイオンバッテリーのセルの電気化学的性能に大きな影響をもたらします。使用する材料に加えて、プロセスパラメーターも最適化するには、ペースト式電極ホイル/プレス式電極の空孔性とナノレベルの機械的特性を定量化することが重要です。

    この方法としては、アントンパール社の水銀圧入ポロシメータを使用した細孔容積と細孔径分布の測定や、アントンパール社のTosca AFMを使用したナノスケールの機械的特性の評価があります。

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    電解液の充填と形成

    電解液を充填する前に、その品質を確認して、性能の低いバッテリーを提供しないようにします。密度の測定は、電解液の組成が要件と仕様に対応していることを確認する、信頼性の高い方法です。

    充填プロセスの間、レオメータはノズルの形状とポンプのパワーの調整方法を確認するのに役立ちます。

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  • ソリューションを見つける

    解決法お客様にとってのメリット装置

    充電/放電挙動、充電容量、出力密度を改善する必要があります。

    レーザー回折やDLSを用いて粒子径を測定したり、小角X線散乱を用いて電極のナノ構造を調べたりすることができます。

    電極の粒子径分布を調整することで、電極の性能を最適化できます。電極と電解液の相互作用を理解することにより、電池の容量と寿命を向上させることができます。

     

    納入された材料が注文通りで、清潔かつ純粋なものであり、適切な濃度であるか、また、得られた測定結果が提供された原材料に関する情報と適合するかを確認する必要があります。

    全ての液体原材料について、簡便な品質チェックとして密度測定を実施します。

    全ての液体原材料に対して迅速、正確、自動、安全な分析を行うことで、研究開発のミスを防ぎ、理想的なバッテリー性能を確保できます。

     

    電極スラリーで使用される材料の特性を理解し、スラリー混合物が適切な組成と硬さを備えていることを確認する必要があります。

    スラリー材料の密度、粘度、粘弾性及びチキソトロピー挙動を確認して、硬さと品質を確認します。

    このような密度と粘度確認により追跡が可能となり、結果的に材料費、コスト、時間を大きく節約できます。

     

    迅速な結果を得て、時間を節約して材料費を削減するために、分析に必要なスラリーサンプルの量を減らしたいと考えております。

    ベンチトップ型密度計を使用して密度を測定してください。

    クイック密度チェックに必要なスラリーは少量ですので、研究結果を損なうことなく費用を削減できます。

     

    コーティングの接着不良が原因となる電極不具合の危険を最小限に抑えたいと考えております。

    コーティングの接着と相関するゼータ電位を測定してください。

    ゼータ電位を把握すると、表面特性を最適化して最適な接着を達成することができ、電極の不具合を引き起こす可能性が低くなります。

    • SurPASS 3
     

    充電容量の保持率に優れた電池を製造したいと考えています。

    ガス吸着によるマイクロ孔及びメソ孔の細孔径分布を測定します。

    これらの結果に基づいて、材料のナノ構造を最適化して分散度を向上させ、作用電極の体積変化を低減できます。

     

    予測可能で再現性のある充電/放電性能を備えたリチウムイオン電池を製造したいと考えております。

    ガス吸着によって表面積を測定します。

    表面積を把握することで、固体電極の適切な電流特性を確保できるよう調整できます。

     

    一貫性のある改良された粒子間接触を得て、粒子内抵抗を削減してさらに薄型の電極を製造したいと考えております。

    タップ密度を測定します。

    結果を使用して、粒子記録密度を最適化できます。

     

    不適切な材料の使用によるセパレーター不具合の危険を最小限に抑えたいと考えております。

    キャピラリーポロメトリーによって貫通細孔径を測定します。

    この分析により、不適切な材料を容易に特定し、却下できます。

     

    不完全な濡れ性が原因となるセパレーター不具合の危険を最小限に抑えたいと考えております。

    濡れ性と相関するゼータ電位を測定します。

    この情報を使用して、不完全な濡れ性が原因となるセパレーターまたは電極での寄生抵抗を回避できます。

    • SurPASS 3
     

    電極のエネルギー密度を最適化する必要があります。

    原子間力顕微鏡でナノメートル単位の局所的な導電率を測定します。

    ナノ電気パラメータに基づいて異なる機能成分の比率を調整することにより、容量とエネルギー密度の観点から電極の性能を最適化します。

     

    広い温度範囲で高速充放電が可能な高性能電解液の開発が求められています。

    落球式粘度計で電解液の粘度を測定します

    粘度を把握することで、電解液のイオン伝導度を微調整できます。

     

    リチウムイオン電池の熱安全性に関心があります。

    使用中の電解液の引火点測定を実施します。

    電解液の引火点を測定することで、電池の熱安全挙動と性能を最適化することができます。

     

    新しい電池材料を見つけて開発する必要があります。

    最高300 °C、80 barのマイクロ波リアクターで安全な合成反応を行います。

    電池の高性能化につながる新電池材料を高効率かつ安全に製造。合成とラマン分光法を組み合わせると、効率を高めるために反応時間を最適化することも可能です。

     

    粉体原材料の粒子径がさらなる処理のために適切であることを確認したいと考えております。

    粒子径と粒子径分布を分析します。

    これらの主要パラメーターの知識を得ることで、材料のさらなる処理を行うか、または却下するかを決定する際に役立ちます。

     

    粉体解析結果の変動を抑えたいと考えております。

    回転リッフリングによる代表サンプリング法を使用します。

    代表的なサンプルを使用すれば、より典型的で正確な結果を得るために繰り返し分析を行う必要性が減るため、時間を節約できます。

     

    一貫性のある粉体処理を行いたいと考えております。

    タップ密度を測定します。

    この測定により、異なる挙動の粉体ロットを特定することができます。

     

    リチウムイオン電池に予測可能で再現性のある充電/放電性能を持たせたいと考えております。

    ガス吸着によって表面積を測定します。

    固体電極の電流特性を調整することで、充放電性能を改善できます。

     

    できる限り最適な質量/体積密度を得ることで、電池のサイズと電解液のみが占めるスペースを最適化したいと考えています。

    ガスピクノメトリーにより真密度を測定します。

    質量/体積密度を改善することで、電池サイズを縮小できます。

     

    一貫性のあるスラリー形成を定義し、予測可能なスラリーの挙動を確保したいと考えております。

    ガス吸着によって表面積を測定します。

    材料費が削減され、一貫性のある品質が確保されます。

     

    リチウムイオン電池の品質マネージャーとして、電解質の迅速な品質管理を保証する必要があります。

    電解質が液体であるかポリマーであるかに関わらず、電解質の屈折率や濃度を測定します。

    理想的な効率の電池生産が保証されます。

     

    分析や容器の開封で高価な原料を無駄にすることなく、入荷原料が発注したとおりのものであり、クリーンで純度が高いものであることを確認する必要があります。

    ラマンスペクトルを測定し、定義済みのライブラリスペクトルと比較することで、膜材料やグラフェンなどの固体であっても、入荷原料を確認することができます。

    パッケージの上からでも、迅速で正確、かつ内容物を侵さない分析。

     

    後工程の元素分析のために、サンプルの前処理を最適化する必要があります。

    マイクロ波システムでサンプルを分解します。

    後工程の元素分析のために、完璧に前処理された再現性の高いサンプル。

     

    電極の原材料が凝集体を形成するかどうか確認したいと考えております。

    粒子径を測定します。

    この知識を活用し、原材料を修正または交換することで、電極性能を最適化できます。

    • Litesizer 100
    • Litesizer 500
    • PSA
     

    陽極及び陰極のスラリー分散度の凝集傾向を把握したいと考えております。

    ELSによりゼータ電位を測定します。

    結果を活用して安定したスラリー分散度を設定し、電極性能を最適化します。

    • Litesizer 100
    • Litesizer 500
     

    均一性に到達するために必要な時間を決定することで、スラリーの不必要な撹拌を避けたいと考えています。

    密度、粘度、粘弾性、及びチキソトロピー挙動を測定します。

    これらの測定値から、速度、時間、温度などのパラメーターを最適化するために必要な適切な混合量がわかり、材料費を削減できます。

     

    タンクからスラリーを円滑かつ簡単な方法で排出したいと考えています。

    せん断速度に依存する粘度と降伏点を決定します。

    必要なポンプ能力を把握することで、適切なポンプを選択したり、ポンプ能力を高めるように配合を調整したりできます。

     

    容易に貯蔵でき、一定時間の経過後も品質が低下することなく使用できる、最適なスラリーの硬さを特定したいと考えています。

    粘弾性試験とゼータ電位測定を実施することで、スラリーの沈殿安定性を試験します。

    この知識があると、時間の経過による粒子の沈殿を予防するための措置を講じることができ、均一性を維持できます。

     

    電極のコーティングがあまりにも早く剥離します。

    スクラッチ試験機を使用して、様々なコーティングの密着性を測定します。

    この結果を用いて、コーティングパラメーターを変更した場合に剥離が改善または悪化するかどうかを確認するための照合検査が行えます。

     

    コーティングプロセスを改善し、最適な層形成を得たいと考えています。

    チキソトロピー及び構造回復を測定します。

    結果曲線はアプリケーション後のスラリーの回復時間を示し、良好な表面の平滑化を達成する方法が見つけやすくなります。

     

    製造したバッテリーパッケージで最適な質量/体積密度を得たいと考えています。

    ガスピクノメトリーにより真密度を測定します。

    この結果により、必要に応じて適切な形成パラメーター及びプロセスパラメーターの調整が可能になります。

     

    ペースト式電極ホイル/プレス式電極の細孔径及び細孔容積を定義したいと考えております。

    水銀圧入ポロシメトリーにより、ドライ電極の細孔容積と細孔径の分布を定量的に測定します。

    この知識を活用して材料と処理のパラメーターを指定できます。

     

    材料組成を最適化するために、ナノスケールで完成品の機械的完全性を評価する必要があります。

    原子間力顕微鏡でナノメートル単位の局所的な機械的特性を測定します。

    ナノレベルの機械的挙動の分布に基づいて、異なる機能成分の比率を調整することにより、電極の性能を最適化することができます。

     

    充填前に電解液の品質を確認する必要があります。

    充填された電解液の品質チェックを迅速に行うことで、品質を確保し、低品質の原材料に起因するリスクを低減します。

    信頼性の高い電解液組成チェックには、要件や仕様に対応しつつ、性能の低い電池を納入しないための理想的なソリューションとして、密度測定があります。

     

    電解液充填プロセス用のノズルはどのように設計すべきですか?

    粘度測定を実施し、降伏点を決定して、ノズル形状とポンプ能力を調整します。

    液跳ね、液漏れ、気泡の形成なしで、バッテリーの理想的な充填を達成できます。

     

    お客様に当てはまる状況が見つからない場合はアントンパール社がお客様の課題を解決します。詳細については、㈱アントンパール・ジャパンにお問い合わせください。 

  • 3年保証

    • 2020年1月1日から、アントンパール社の全ての新しい装置*には、3年間の修理サービスが含まれます。
    • お客様は、予期せぬコストを回避し、常に安心して装置をご利用いただけます。
    • 保証に加えて、幅広い追加サービスとメンテナンスオプションもご用意しています。

    *使用されているテクノロジーにより、決められた期間ごとにメンテナンスを必要とする装置があります。該当する装置について3年保証をご利用いただくには、定期的にメンテナンスを行う必要があります。

    さらに詳しく

  • 鉛蓄電池の製造とメンテナンス

    鉛蓄電池の製造、メンテナンス、点検のいずれにおいても、電池の充電状態を知るためには硫酸濃度を知ることが必要です。

    水素燃料電池の製造及び研究

    最高の燃料電池性能を達成するには、活性成分の物理化学特性を理解し、それらを活用できるよう適切に設計する必要があります。アントンパール社は、各成分を最適化するために必要な技術を備えています。

  • 研究開発・品質管理のための自動化

    アントンパール社は、お客様のご要望に応じて、全自動のカスタマイズ可能なソリューションを提供しています。

    ハイスループットレオメータ HTR

    HTRの特徴は完全なMCRレオメータであることで、サンプルの同定から複雑形状の洗浄まで、レオロジー試験のための完全自動化されたソリューションです。

    メリット

    • 材料と電極スラリーの全自動レオロジー測定
    • ハイスループット試験で市場投入までの時間を短縮し、より良い品質管理を実現
    • 高い再現性を実現するサンプルトリミングと洗浄の自動化
    • 人為的ミスをゼロに最小化
    • 24時間365日のレオロジー分析
    • LIMSシステムとの双方向通信により、迅速なデータアクセス、柔軟性、データインテグリティを保証

    ハイスループットプラットフォーム HTX

    アントンパール社のHTXは、ラボのワークフローを自動化する最先端のプラットフォームです。サンプル前処理と各種分析を1つのカスタマイズされた自動ソリューションに統合します。

    メリット

    • 1つのシステムで、材料と電極スラリーの自動分析(密度、粒子径、pH、粘度など)を提供
    • 可能な限り迅速な方法でのサンプル前処理と検査
    • 有害物質を取り扱う従業員の安全確保
    • 人為的ミスをゼロに最小化
    • 24時間365日稼働
    • お使いのLIMSと双方向通信を行い、サンプル前処理のワークフローの種類という観点で最大限の柔軟性を保証