成果報告書詳細
管理番号20150000000639
タイトル平成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)「充放電特性を大幅に高度化した大容量蓄電池を実現する薄肉セパレーター製造技術の開発」
公開日2016/3/25
報告書年度2012 - 2012
委託先名株式会社ウェーブロック・アドバンスト・テクノロジー 板垣金属株式会社 新潟県工業技術総合研究所
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名: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)「充放電特性を大幅に高度化した大容量蓄電池を実現する薄肉セパレーター製造技術の開発」

ニッケル水素電池の高性能化を図る上で、電極の薄肉化とセパレーター薄肉化が必須である。本研究テーマでは、ニッケル水素電池の出力密度を4ー8倍にし、充電時間を1/4ー1/8にするという高性能化を実現する薄肉樹脂フィルム製新セパレーターの開発と、生産技術・装置開発をし、社会的にニーズが広まっている、省エネ、温暖化防止、電力供給の安定化に寄与することを目的とする。ニッケル水素電池の高性能化のためには、電極の開発と共に、現行の不織布セパレーターでは薄肉化が困難で、フィルムに微細孔加工を施した新セパレーターが必要となる。新セパレーターに要求される解決すべき課題は、(1)耐熱性のある薄肉フィルムを使用して、孔径10μm以下の制御された微細孔加工方法を開発すること、(2)量産を考慮した高速での加工を可能にすること、の2点である。従来、孔径10μm以下の微細孔加工を大量に施すには、レーザー+ガルバノスキャナによる加工が主であったが、量産時の加工効率が悪くコストに見合わないことから、本事業ではレーザーによる微細孔加工に回転式ミラーと超音波キャビテーションのアシストを加える方法を開発し、加工効率を飛躍的にアップすることが出来た。レーザー単独での加工では6μmの深さまでしか加工出来なかったものが、超音波キャビテーションと組み合わせる事により9μmのフィルムに貫通孔が開き、ガルバノスキャナでの加工時間と比較すると約1800倍の加工効率のアップが実現出来た。しかし、回転式ミラーには、ミラーの面数とモーター回転数及び精度の最適化が必要で、更なる加工効率の向上余地があることも分かった。レーザー+超音波の試作複合機では、加工後のフィルムを破損する事も無く搬送して巻き取ることが出来たことから、セパレーターの量産化に向けた目処が立った。
英文要約Title: New Energy Venture Business Technology Innovation Program / New Energy Venture Business Innovation Program (Fuel Cell and Batteries) / Development of processing technology of thin film separator for high performance battery FY2012 Final Report

Thinning the thickness of electrodes and separator is necessary to improve the performance of Nickel-Metal Hydride battery. The establishment of processing technology which carries out microspore hole processing of the heat-resistant resin film enables to achieve significant thinning of separator. Theoretically, realizing power density around 4 to 8 times and shortening the charging time to 1/4 to 1/8 by thinning the separator to 1/4 to 1/8. In addition, the downsizing the Nickel-Metal Hydride battery and further improvement of safety are expected to use applications which are expected to use by lithium ion battery. The aims of this research subjects are development of thinning the separator realizing the power density of Nickel-Metal Hydride battery around 4 to 8 times and shortening the charging time to 1/4 to 1/8 and manufacturing technology and development of equipment. And also the aims are contribute to energy saving, the prevention from Global Warming, and the stabilization of an electric power supply. For improving the performance of Nickel-Metal Hydride battery, along with the development of electrode, thinner is difficult in the current non-woven separator, new separator which gave fine pores in film processing is required. The problem to be solved, which is required for the new separator are the following two points, (1)Use a thin film having heat resistance and to develop a fine hole processing in a controlled manner the following Φ10μm, and (2)Processing at high speed in consideration of mass production.
Traditionally, to perform a large number of fine pores of φ10μm following processing, processing by laser + galvanometer mirror was the main technology. However, the processing efficiency of mass production is not worth the cost. In micropores processing by laser, by adding an assist of ultrasonic cavitation and rotating mirror, up processing efficiency was confirmed. On the laser processing, it was machined only to a depth of 6μm. The holes were not open to the film of 9μm in thickness, but by combining the ultrasonic cavitation, the through hole is opened in the film of 9μm. The performance of about 1800 fold achieved when compared with the processing time for the galvanometer mirror. As an issue of rotary mirror, need to be modified for accuracy and motor rotation speed and the number of mirror surface. It is found that there is room for improving processing efficiency. Cell performance is confirmed with the thin separator film was fabricated. It is planned to migrate to the verification test and durability test with the new electrode of development in the battery manufacturer. It was confirmed by using the multifunction machine that the thin film separator was transported and wound without any damage after processing. The possibility of mass production has been verified.
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