LIB電極材のドライプロセス

LIB電極材のドライプロセスとは

リチウムイオン電池の電極製造で溶剤や⽔を使わない⽅式のことです。近年、その明らかなコストメリットにより、世界中の電池メーカー、原料サプライヤー、研究機関での採⽤が増加しています。ドライプロセスにはさまざまな⽅式がありますが、いずれの場合も電極加⼯中に偏析しない均質混合が前提条件となります。

出典︓Gerl, S. (2024) “Production and scale-up of dosable structured anode and cathode dry mixes in a one-pot process with intensive mixers” from Abstract “65” Battery Symposium Japan”

原料処理プロセス概要

活物質への導電助剤（導電材）コーティングに求められること

活物質と導電助剤の⽐重差による未混合‧偏析を起こさない

バインダーのフィブリレーション（フィブリル化）に求められること

せん断⼒と材料温度のコントロール

処理品の微細化に求められること

次⼯程へのハンドリング性の向上

課題解決のご提案/ドライプロセスの処理事例

下記のような⼀連の⼯程を、アイリッヒインテンシブミキサー1台（ワンポットプロセス）で処理することが可能です。リチウムイオン電池だけではなく、全固体電池を始めとした次世代電池への応⽤も期待できます。

活物質のカーボンコーティング

課題︓⽐重差による未混合‧偏析が起きる
⽐重の異なる活物質と導電助剤の混合結果︓偏析や凝集は認められない（画像）
運転条件を調整することで、⽐重の異なる原料の均⼀混合、分散、解繊が可能です。
弊社テクニカルセンターでは、実際の原料を⽤いたサンプル作製と簡易的なSEM観察を⾏うことができます。

バインダーのフィブリレーション

課題︓せん断⼒と材料温度のコントロール
バインダー混合後の状態︓握るとまとまることが確認される（画像）
撹拌⼯具の回転速度を変更することで、処理に必要なせん断⼒の調整を⾏うことができます。
弊社テクニカルセンターでは、テスト機を⽤いてサンプル作製をお試しいただけます。

処理品の微細化

課題︓次⼯程へのハンドリング性の向上
微細化後の状態︓トレー上にムラなく広がっていることが確認される（画像）
運転条件の調整により、フィブリレーションした原料を微細化することができ、次⼯程へのハンドリング性が向上します。
弊社テクニカルセンターのテスト機で本⼯程をお試しいただくことができます。

処理品はシート状に成形可能

排出後の原料をローラーで圧延することで、シート状に成形が可能です。
画像は、弊社テクニカルセンターのテスト機で処理したサンプルを⼿作業で圧延しシート状に成形したものです。

関連製品のご紹介

アイリッヒインテンシブミキサーは原料、混合物、化合物のさまざまな処理⽤途のために開発された⾼速撹拌混合機です。⽤途に応じた撹拌⼯具（ロータ⼯具）の形状と回転数の選択により、最適な原料処理を実現します。運転条件の調整により、混合、造粒、混練、スラリー化などの複数のプロセスを1台の機械で対応可能です。冷却‧加熱に対応するジャケット構造の混合パン含め、さまざまなプロセスを可能にする幅広いオプションを設けており、⽤途に応じたカスタマイズが可能です。

アイリッヒの混合原理の特⻑

①偏⼼した位置で撹拌するロータ⼯具（撹拌⼯具）
　ロータ⼯具の形状、回転⽅向や回転数の変速域を⽤途に合わせて選定可能
②ツールセット（スクレーパ）
　混合パンの内壁や床に付着した原料をかきとり、同時にロータ⼯具への効果的な原料移動を促進
③混合パン（混合容器）
　回転することにより、混合容器内のすべての原料を連続的にロータ⼯具へ送り込みます。