ナノチューブを利用してメーカーがバッテリー性能を飛躍的に改善可能

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バッテリーの製造工程中では、正極と負極の素材はそれぞれ、アルミおよび銅ホイルに付着します。ホイルはバッテリーの導電性基材として機能しますが、その特性はバッテリーのサイクル寿命長を左右します。現在、カーボン被膜を施されたホイルの厚みは1umを超えており、エネルギー密度を圧迫しています。2015年、OCSiAlの研究開発部門における専門技術者達は、超薄型の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を用いてホイルに被膜を施し、ホイルの表面特性を大幅に改善する目標を掲げました。OCSiAlがそこで行った試行錯誤の結果として、優れたリチウムイオンセル性能と薄さの両方を実現し、過去に類を見ない製品を生み出しました。電子顕微鏡が捉えた写真には、50nm未満の薄さを誇るほぼ透明なSWCNT TUBALLでホイル全体の表面積を覆われている様子が映されています。

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ナノチューブの導電性はその他の従来のカーボン素材よりも高く、構造的に最高の導電性と粘着性を提供します。その結果、バッテリーメーカーは電極レシピにおける結合剤の使用量を大幅に下げ、製造コストを節約すると共に、電極素材と集電体との粘着性不足が原因で発生する不良品の割合を減らす機会も得られます。

OCSiAlラボでは、(一例として)イオンリン酸を使用したバッテリーの放電特性を、以下のように大幅に改善できることを実証しました:-20°С ~ -40°Сの低温においてエネルギーの20-40%を利用可能、高電流時において数倍に向上。こうした特徴は、リチウムイオン電池を利用したハイブリッド車や電気自動車の分野において、特に重要となります。ナノチューブで被膜を施された銅ホイルを利用することで、リチウムイオンバッテリーの充電率が特に低温にて改善され、サイクル寿命を通じてバッテリーの劣化を抑えられます。

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2015年8月に、バッテリーメーカーがアルミホイル(TUBALL FOIL Al)と銅ホイル(TUBALL FOIL Cu)を紹介した以来、20社以上の研究所における試験が成功裏に収まり、顧客から良好な反応を得ています。OCSiAlの顧客が、ホイルの使用印象について以下のように語ってくれました。「TUBALL FOILは、競合する最高のカーボン被膜ホイルよりもさらに低い抵抗率を示しています。これほどの劇的な膜厚削減のおかげで、当社のバッテリーのエネルギー密度が改善可能となります。さらに重要なことに、被膜形成時の溶接工程にて何も問題は見られませんでした。」

技術のシンプルさとTUBALL FOILの独自性が、顧客の詳細な要求に基づいた、様々な厚み/幅/被膜パターンのサンプル製造を可能にしています。今年度5月より、全てのOCSiAl支社がTUBALL FOIL Al(アルミホイル)とTUBALL FOIL Cu(銅ホイル)の注文を受け付け始めます。最小注文単位は1000㎡です。事前のラボ試験を行うために、顧客はA4サイズの試験用サンプルを無料で入手できます。