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電池

電池業界で使用される粉粒体加工技術を紹介します

次世代電池開発に粉体加工の技術力を活用

リチウム二次電池をはじめとした電気エネルギーの利用は、脱化石燃料社会へと変貌させる可能性を期待されております。

特に、自動車業界では、100年に一度の大変換期を迎えており、その主役はEV自動車であり、その原動力となるのはリチウム二次電池です。

しかし、リチウム二次電池の性能にも限界があります。特に、電池性能・安全性を大きく左右する正極・負極の開発は、一定の域にまで達してきております。

粉体加工技術は、その壁を乗り越える非常に有用な手法であり、次世代電池の開発には大きな期待が寄せられております。

従来より活物質の粉砕・分級・混合・造粒等でこれまで電池業界に貢献してまいりました。特に近年では、流動層による活物質表面への均一な薄膜コーティングは、「界面の制御」を可能にしました。

 

次世代リチウム二次電池の筆頭候補とされている全固体リチウム二次電池において、特に硫化物系ではプレスにより密着性を上げ、「極力抑制」等、様々な付加価値を付与できる技術として、その役割に対する期待はますます高まってきております。

■ 電池製造フロー図
電極工程
■ 電池・電子材料・化学業界のプロセス事例

技術情報(電池セミナー資料)

株式会社パウレック 研究開発部  長門 琢也 
微粒子コーティング技術と電池容量アップのための表面改質 

活用事例のご紹介

事例① 電池正極活物質のナノスケールコーティング (1)

コーティング直後の活物質状態  LiCoO2- LiNbO3コート

コーティング工程途中でサンプリングし、コート液による粒子凝集有無を確認する。

顕著な凝集 / 造粒は確認されず、粒子表面にコーティング原料が付着 / 乾固している

事例② 電池正極活物質のナノスケールコーティング (2) 断面の様子

活物質表面コーティング LiCoO2系

コーティング工程途中でサンプリングし、コート液による粒子凝集有無を確認する。

活物質粒子の断面SEM観察により、均一な連続膜が形成されていることを確認

事例③ 電池原料の精密混合
*カーボン:結晶セルロース=1:1
約1~3分後

【主な用途事例】

◆ 前駆体の均一・時短混合

◆ 前駆体の造粒(配合均一性向上、流動性向上)

事例④ 電池原料の乾式造粒

【主な用途事例】

◆ 正極・負極の流動性向上、重比重化

事例⑤ 電池原料の搬送
ドッキング前
ドッキング後および固定後
フラップの「開」

【SKS】

  • アクティブ側は膨張シール+Oリング(シール性向上)

  • パッシブ側は特殊スタティックシール(SUSバックアップスプリング付)+Oリング(シール性向上)

  • Oリングは、アクティブ側は中空タイプ、パッシブ側はソリッドタイプ

  • スタティックシールはドッキング時ギャップが出来る構造(耐磨耗対策)

  • バルブを閉じる際、バルブ開閉動作+エアブローにて製品払い落とし(フラップへの原料付着が大幅に減少)

※SKSのエアブロー(他社にはない機能です)

アイソレーションフラップ
TKS・SKS

攪拌混合造粒装置/VGは、混合・練合・造粒を一つの容器内で行える混合・造粒機です。

 

  • 比較的重質な造粒物が得られる

  • Zブレードの採用でベッセル内の付着が少ない

  • 側壁のクロススクリュで凝集物の解砕

  • 簡単に分解でき、洗浄が可能

  • 軸部への粉の進入を防ぐエアシール方式を採用

 

【主な用途事例】

◆ 前駆体の均一・時短混合

◆ 前駆体の造粒(配合均一性向上、流動性向上)

攪拌混合造粒機
V G

乾式造粒機/CCSは水やバインダー(結合剤)を使わず,材料の凝集力を高めて造粒する。(ロールなどの圧力で粉体を圧縮する圧縮造粒などが相当)インラインでの造粒が可能です。

 

  • 独自の脱気システムとロールギャップ制御により、造粒物の均一な圧縮を実現

  • 片持ちロールで分解・組付が容易

  • コンテインメント仕様にもオプション対応可能

  • 研究段階での運転条件をsのまま量産時に移行できる

 

【主な用途事例】

◆ 正極・負極の流動性向上、重比重化

乾式造粒機
CCS
コート

MP-MICRO

最少処理量約50g(LCO)
MP-micro を開発致しました。

転動流動コーティング乾燥機/MPは転動と流動の作用の複合化により、正極・負極等、数μm粒子へ均一薄膜コーティングが可能です。

 

底部の回転ローター、底部接線スプレー及び、スプレミスト微細化等のノウハウを用い、微粒子同士を粒子凝集させずにコーティングが可能です。

 

【主な用途事例】

◆ 正極への均一皮膜コーティング

◆ 負極への均一皮膜コーティング

転動流動層コーティング乾燥機
M P
業種紹介