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【習得できる知識】
LIB間欠塗工(特許解説、物質収支モデルによる厚み分布の考え方、最新の数値シミュレーション紹介)、各種塗工方式の違いと特徴(スロット塗工とコンマ塗工)塗工ダイと付帯設備の設計方法、乾燥の基礎理論と計算方法、乾燥設備の違い(熱風、赤外線、レーザー、ホットプレート)、乾燥履歴による素材の厚み分布、スラリー分散と混合の理論と実践、テスラーや欧州・アジアのドライ塗工研究と実際の最前線情報の紹介など。
【講座の趣旨】
リチウムイオン電池の電極量産工程で汎用の間欠塗工方式は、各メーカーの独自開発で進化してきたため、体系的に整理した解説は少ない。しかし共通課題への対策は共通しており、間欠塗工全般を俯瞰した整理に価値があります。本セミナーでは各社の特許事例を基に間欠塗工の変遷と各方式の特徴と仕組みに併せ、塗工後の乾燥、塗工スラリーの分散技術も解説し、リチウムイオン電池の電極基材製造の全般を解説します。このセミナーでは、各項目で現象イメージ作りを助ける演習ツールも用意し、LiB新製品の開発や製造現場の課題解決を全方位的にサポートします。
更にトレンドの「ドライ塗工」について、講師が幾多の外資企業を渡り歩いて培った知見や人脈を元に、本セミナーでしか知り得ない最新情報を散りばめて、現状と課題を詳説します。
１．リチウムイオン電池塗工の概要
1.1 フィルムが利用されている製品は？
1.2 フィルム部材の役割り
1.3 性能の変遷(半導体)
1.4 性能の変遷(リチウムイオン二次電池)
1.5 リチウムイオン二次電池の構成
1.6 正負電極の塗工方法 (間欠塗工)
1.7 間欠塗工の動画
1.8 リチウムイオン電極の塗工ライン
２．特許に学ぶ間欠塗工の変遷
2.1 初期の電極製造(直交貼り合わせ方式)
2.2 初期の電極製造(マスキング)
2.3 初期の間欠塗工(開閉ブレード)
2.4 コンマロール着脱方式
2.5 コンマロール断続回転方式
2.6 スロット間欠方式(流量・ギャップ可変)
2.7 スロット沈降対策
2.8 スロット端部厚み調整
2.9 コッタによるギャップ調整
2.10 塗り切り厚み調整(ギャップ法)
2.11 厚塗り対策エア噴射
2.12 マニホールド・リターン
2.13 ポンプ・バルブ法
2.14 ピストン開閉法
2.15 回収バルブ遅延方式
2.16 開閉バルブ圧力制御方式
2.17 バルブ弁・ギャップのハイブリッド方式
2.18 両面塗工の基材エア保持
３．スロット塗工方式の概説
3.1 塗工方式に分類（ダイ方式は3種類のみ）
3.2 実験サンプルとRoll To Roll生産の違い
3.3 塗工液濃度の決め方と適した塗布方法
3.4 Roll To Rollのスロット塗工設備
3.5 ダイヘッドの向きは？
3.6 薄く塗る時、厚く塗る時
3.7 流れイメージに役立つCouette-Poiseuille流
3.8 Poiseuille流
3.9 Couette流とPoiseuille流のバランス
3.10 スロットダイのCouette-Poiseuille流
3.11 ビード内の剪断速度
3.12 剪断速度のオーダー
3.13 背面減圧しない操作方法
3.14 塗付けの流動
3.15 マニホールド構造
3.16 ダイ内の流れ
3.17 円管・マニホールド・スロットの流動
3.18 マニホールド断面形状と幅流量分布
3.19 テーパー・スロットによる幅分布補償
3.20 幅分布を均一化するために
3.21 シムとエッジの厚塗り
3.22 超硬スロットダイ(M)
3.23 ギャップの見積もり
3.24 Coating Window
3.25 間欠塗工のビード流動 (物質収支・ギャップ制御・流量制御)
3.26 間欠塗工の数値シミュレーション（FVMと粒子法）
４．コンマ塗工方式の概説
4.1 ブレード塗工の分類(ナイフ・スティッフ・ベント)
4.2 コンマ・コーターの特徴
4.3 ナイフ型ブレードの塗工厚み計算
4.5 コンマロールたわみ
4.6 液ダム内の流動バックプレート
５．乾燥のツボ … 設備・乾燥時間・膜質再現の考え方
5.1 乾燥現象の支配因子
5.2 乾燥方式と乾燥能力
5.3 乾燥効率の支配因子 (噴流)
5.4 多孔板と二次元ノズル(軸対象とスリット)
5.5 水と他の溶媒の比較(ルイス数)
5.6 塗膜の表面温度は湿球温度 (空気線図)
5.7 各溶媒の空気線図
5.8 他の溶媒との違い 〜 アントワン式による飽和蒸気圧と温度の見積もり
5.9 有機溶剤系のガス濃度：爆発下限界(Lower Explosive Limit)基準
5.10 定率期間と減率期間
5.11 減率乾燥速度
5.12 簡易計算法(乾燥係数 N＝1/2〜2/3)
5.13 膜内の溶媒移動
5.14 減率乾燥を実測で見積もる方法
5.15 調湿時の含水率履歴
5.16 凝集系の乾燥
5.17 乾燥過程の粘弾性変化
5.18 多成分分散物の乾燥時の偏析
5.19 乾燥過程の粘弾性変化(レオインピーダンス)
5.20 分散粒子の偏析(蒸発 vs 沈降)
5.21 赤外線乾燥
5.22 レーザー乾燥
5.23 実験室のホットプレート乾燥との違い(表面熱風と裏面伝熱)
６．スラリーの分散
6.1 原材料を膜にするプロセス
6.2 スラリーの分散度
6.3 カーボン・ブラックの分散は一次粒子に留める
6.4 スラリー内の素材がレオロジーに及ぼす影響
6.5 分散度とレオロジー(静電反発・バインダーによる分散)
6.6 水系ではイオンが静電反発を阻害し構造粘性化
6.7 レオロジーのヒステリシスと経時増粘
6.8 混合・分散設備
6.9 撹拌方式と混合度
6.10 タンク形状・サイズと混合度
6.11 混錬方法(ニーダーとプラネタリーミキサー)
6.12 混錬(バッチ/連続)とパドル形状
6.13 ビーズミル(マイルド分散化)
6.14 ビーズのサイズ選定
6.15 Roll To Roll工程とのマッチング
6.16 Batch TankとMix Tankのタスク(継ぎ足しと液年齢)
6.17 平均ポット経時
6.18 ポンプの種類と特徴
6.19 フィルタリング(並列化・ゲル状異物の除去方法)
6.20 脱泡(壁面添加・真空度・遠心・減圧・スクレバー)
７．ドライ方式
7.1 ドライ電極コーティング： EVへの展開
7.2 各社の動向(日本・米国・欧州・韓国・中国)
7.3 ドライ成膜の混合強度と導電助剤被覆率
7.4 テスラの電池用ドライ電極「4680」開発と実際の製造
7.5 Maxwell Technologiesの「ドライ電極の製造システム及び製造方法」
特許
7.6 Tesla Battery Dayで語られたことは？
7.7 Dry Electrode Lithium Doping Process / テスラ特許
7.8 ドライ成膜の混合強度と導電助剤被覆率 (トヨタと九州大学)
7.9 TOB NEW ENERGY ”Lithium ion Battery Dry Electrode
Preparation”
7.10 ドイツFraunhofer IWSのDRYtraecR
7.11 圧延前の粉体混合が最も重要
7.12 テスラ―はGen1、Gen2からGen3へ
7.13 製造トラブル(圧延ロール鍍金剥がれ)
7.14 テスラーも注目するLGのドライ技術/WO-A1-2024/144216
7.15 中国CATLの戦略
7.16 日本企業も出資するLiCAPのActivated Dry ElectrodeR?
7.17 AM BatteriesがATL共同で開発する静電方式
【質疑応答】
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