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May 04, 2023

電池材料

I consumatori di veicoli elettrici desiderano una maggiore autonomia e una ricarica più rapida.

電気自動車の消費者は、すぐに道路に戻るために航続距離の延長と急速充電を望んでいます。 重量と体積に対してより多くのエネルギーを蓄積し、より高い充電率を受け入れることで、材料の性能、安定性、安全性の要件が高まります。 EVの普及が拡大するには、サプライチェーン全体での材料利用の改善が必要です。

META は、これらすべての課題に対処するための新しい電池材料と製造技術を開発しています。NCORE™独自の PLASMAfusion® 高速真空コーティング技術で作られたポリマー複合集電体は、重量を大幅に削減しながら、ヒューズのような安全機能を追加します。 NPORE® セラミック セパレーターは、熱収縮率が 1% 未満であるため、安全性が向上し、優れた電気化学的性能を発揮します。

集電体はリチウムイオン電池の必須コンポーネントであり、それぞれ正極と負極のアルミニウム (Al) 箔と銅 (Cu) 箔で構成されています。 全体として、集電体はバッテリーセルの総質量の約 15% を占め、バッテリー容量には積極的には寄与しません。 Al の密度は 2.70 g/cm3 と低く、Cu は 8.96 g/cm3 とはるかに重いため、Cu 箔集電体は一般的なリチウムイオン電池の重量の 10% 以上を占めます。

PET/PEN プラスチック基板は、両面に Cu の薄層 (150 ～ 250nm) がコーティングされ、貫通導電性を実現する金属ブリッジが埋め込まれており、銅箔と同じ機能とコストを約束すると同時に、いくつかの利点も提供します。 重量が最大 85% 削減され、厚さが薄くなったことでより多くの活性物質が可能になり、エネルギーと出力密度が向上しました。 熱暴走が発生した場合、プラスチックが溶け、バッテリーの自己発火が遅くなり安全性が向上します。 銅の含有量が低いと、バッテリーを製造するためのエネルギー入力が減少し、リサイクルが促進されます。

NPORE® は、世界初のリチウムイオン電池用の柔軟な自立型セラミックナノ多孔質膜セパレーターです。 NPORE® セパレーターはプラスチック基板の使用を排除し、現行および次世代のリチウムイオン電池に優れた機能と優れた耐熱性を提供します。

NPORE® の機能には次のものが含まれます。

セパレータと集電体 (CC) は、すべてのリチウムイオン電池 (LIB) の基本コンポーネントの一部を構成します。 これらの受動部品は電気化学の反応速度には直接関与しませんが、電池の安全性、性能、寿命、重量、体積の主な決定要因です。 機能に悪影響を及ぼさない範囲で重量または体積を減らすと、セルの重量または体積エネルギーおよび出力密度を直接改善できます。 以下のプレゼンテーションでは、2 つの次世代スマート受動コンポーネント、すなわち金属ポリマー複合材料 CC (NCORE™) とナノ多孔質セラミックを利用して、さまざまなサイズと化学的性質の LIB の安全性と性能を強化する新しいアプローチを紹介します。セパレーター（NPORE®）。 NCORE™ は、厚さ 6 μm のポリマー基板の各面を銅 (Cu) 金属の薄い (250 nm) 層でコーティングすることによって製造されます。 このメタライゼーションプロセスでは、高密度の Cu 要素 (ブリッジ) も基板内に埋め込まれます。 結果として得られる材料は、面内方向と面外方向の両方で導電性が向上します。 NCORE™ はスマート ヒューズとして機能し、内部温度が 250°C を超えるとセル内で消火が非常に困難になる危険な火災を引き起こす可能性がある熱暴走を引き起こす追加の突入電流を防ぎます。 一般的な CC に含まれる Cu を最大 90% 除去することで、NCORE™ はバッテリーの重量を軽減し、性能とリサイクル性を向上させます。 NPORE® は、溶融や収縮に対する高い耐性を備えた独自の堅牢なナノ多孔質セラミック セパレーターです。 デンドライトやその他の欠陥によって引き起こされる可能性のある電極間の内部短絡の場合、NPORE® は欠陥の位置から収縮せず、短絡によって引き起こされる熱が熱暴走を伝播するのを防ぎます。 NCORE™ と NPORE® の組み合わせは、幅広い化学的性質とフォームファクターの LIB に革新的な安全ソリューションを提供します。