成果報告書詳細
管理番号20130000000183
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池) 超低コスト、高信頼性Li二次電池を可能にするミクロナノ立体電極基板の技術開発
公開日2013/7/9
報告書年度2011 - 2012
委託先名株式会社エムアンドジーエコバッテリー ツジカワ株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約件名:平成23年度-平成24年度成果報告 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池) 「超低コスト、高信頼性Li二次電池を可能にするミクロナノ立体電極基板の技術開発」

三次元立体化基板(以下3DF)は厚型極板の作製を可能にし、積層型リチウムイオン電池(以下 LIB)の極板枚数を減ずることができ、電池1セルあたりのセパレータや製造のコストを減らすことができる。しかし、我々が既に開発した従来の3DFは突起の先端に鋭いエッジを有し、電池の短絡を引き起こす可能性が有る。それ故、鋭いエッジの無い橋状の形状の三次元立体基板(以下 B-3DF)の開発が今回テーマで採りあげられた。B-3DFは、突起の先端の両側面にスリット状の孔を有する。まず、2012年1月までに10種類のB-3DFミニサンプルを作製して物性や形状を評価した結果、Type No.8をラボロール作製の微細形状として選択した。同時に、我々は従来3DFを用いてラミネート型LIBに適した極板塗着処方の検討を行い、B-3DFを基板としたLIBに適用した。前記ラボロールは2012年3月に完工し、B-3DFを機械加工により作製することが可能となった。ラボロール製B-3DFには表面に垂直に延びる鋭いエッジは存在しない。そしてB-3DFを基板として用いた極板は箔基板のそれの2倍の厚さを有し、それら極板を用いてラミパック型LIBを試作したところ、箔基板を用いた同等電池に対し、同等以上の高率放電特性が得られた。上記試行に加えて、実質上鋭いエッジの無い3DFを形成する方法として次のような試行を実施した。1)金属箔を凹凸加工し、突起の先端にレーザーにより開孔させる試作を実施した。しかし、レーザーによる孔形成では製造スピードが遅いうえ、設備コストが非常に高いという難点がある。2)エッチングにより突起先端の鋭いエッジを取り除く方法では、Cu製B-3DFを硝酸水溶液中でエッチングすれば、孔周縁の微細なエッジを数分で除去可能である。
英文要約Title: New Energy Venture Business Technology Innovation Program/New Energy Venture Business Technology Innovation Program(fuel cells and batteries) / Technology development of a three-dimensional substrate with numberless uneven micro-nano projection on the surface for electrodes of Li sec. battery of drastically low cost and high reliability.(FY2011-FY2012) Final Report

Three dimensional foils (called 3DF) enable to make much more thick electrodes to reduce electrode sheets, in number, for a stack-type lithium ion battery (LIB). Accordingly, the LIB can reduce the separator cost and the production cost/ cell.However, Current 3DF which we already developed has many sharp edges on the top of the projection to be a cause of short circuit of the cell. Therefore, the development of the Bridge-shaped three dimensional foils (called B-3DF) without sharp edge has been picked up in this theme. B-3DF have slit-shaped holes were located on both sides of the top of projections.The experimental manufacturing mini-samples of ten kinds of B-3DF were carried out by the end of January, 2012, and evaluated from the physical point of view, such as shape formation of the even and properties. As a result, we have selected the sample design of Type No. 8, and have started the production of a pair of laboratory rolls which can form the B-3DF of Type No. 8.At the same time, we studied the paste coating conditions on the Current 3DF substrate, which is important to make the complete electrodes to fit for a laminating pack type LIB. The Above laboratory rolls completed in the end of March, 2012; that enabled to make the B-3DF by mechanical process. The B-3DF made by the laboratory rolls, don’t have sharp edges which project vertically from the surface.As for electrodes applied B- 3DF, thickness 2 times as large as electrodes using the foil substrate were provided.We got the laminating pack type LIB using B-3DF substrate, this LIB has same or better discharge characteristics than the LIB using foil substrate. Adding above trial, the following another 3DF forming methods were studied. 1) To make holes on the top of the convex formed on a metal foil, which is necessary to remove the air existing internal of the 3DF, a laser method was studied. And, we learned the manufacturing speed was too late, leading to a high-cost.2) Etching in acid solution to remove the sharp edge of the projections on the 3DF.Executing etching of B-3DF of Cu foil in nitric acid water solutions; minute edges located on fringe of slit hole can be removed in several minutes.
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