リチウムイオン電池ドライプロセスの開発動向と製造技術

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第1部『ドライプロセスの概要と現状、全固体電池製造方法としての可能性』

　リチウムイオン電池の量産電極製造方法として、これまでは塗工法（ウエットプロセス）が主流となってきた。昨今、ドライプロセスと呼ばれる水や有機溶媒を用いず電極を製造する製造方法が注目されている。また、ドライプロセスは全固体電池の製法としても有望と考えられている。この新プロセスについてご説明すると共に、ニュース記事等から垣間見える現状を説明する。

１. ドライプロセス
　1.1 メリット・デメリット
　1.2 Polymer fibrillationとDry spraying deposition

２. 全固体電池とは
　2.1 固体電解質
　2.2 全固体化のメリット・デメリット
　2.3 製造方法としてのドライプロセス

3. ニュースから見る全固体電池まわりの現状
　3.1 日本メーカーの状況
　3.2 海外メーカーの状況

□ 質疑応答 □

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第2部『ドライプロセスの製造技術』

　EV普及のために大量に必要なLIBを迅速かつ安価で供給するために、数年前からテスラが牽引してスラリー塗工によるWet工程ではなく粉体混合から圧延するドライ工程が開発され実際にテスラのモデルYにはドライ製造された円筒型4680が実用化されている。日本・欧州・韓国・中国も追随して2025年はドライ化が一気に加速している。
　この本講演では、外資系企業を数社渡り歩いた講師が独自ルート情報を元にドライ工程情報を解説する。

１．衝撃のBattery Day(2020.9.23)と各社の動向
　1.1 “Tesla Battery Day Livestream With EV Source”,(2020/09.23 )
　1.2 ドライ電極コーティング： EVへの展開
　1.3 日本ゼオンのプレス発表　(2023.12.5)
　1.4 日本・欧米・韓国・中国企業の動向

２．Maxwell Technologiesからテスラへ
　2.1 テスラのLIB「4680」開発・製造動向
　2.2 テスラの電池用ドライ電極は何が凄いのか？
　2.3 Maxwell Technologies,Inc., ”Dry Electrode Coating Technology”
　2.4 Generation.2.4680 Tested //the UC San Diego teardown of the Generation.2.4680 cell

３．4680のフィブリル化と製造
　3.1 Tesla.4680 Update / This Changes EVERYTHING!/ Dry Cathode Myth or Magic?
　3.2 “CONDUCTIVE COATINGS: ENABLING DRY BATTERY CELL MANUFACTURING” Henkel
　3.3 実際のドライ工程

４．バインダー(PTFEはフィブリル、PVDFはモス)
　4.1 “Dry Coating Technology for Lithium-ion Battery Electrode Fabrication”(Lund Univ./Sweden)
　4.2 “Solvent-free NMC electrodes for Li-ion batteries: PTFE nano-fibril network”(Oxford Univ.)0
　4.3 “Dry Battery Electrode Technology: From Early Concepts to Industrial Applications”(Fraunhofer)
　4.4 “PTFE-based solvent-free lithium-ion battery electrodes”
　4.5 フィブリルはセパレータの技術

５．ドライとウェットの違い (間隙・膜強度)
　5.1 ドライ電極の課題と研究開発動向
　5.2 “Dry Electrode Processing Technology and Binders”
　5.3 ”Ultrahigh loading dry-process for solvent free lithium-ion battery electrode fabrication”(Yonsei Univ.)
　5.4 混合状態の数値化

６．粉体の混合とプレス技術 (スリップからニップへ)
　6.1 LIB電極材のフィブリレーション
　6.2 ドライ成膜の混合強度と導電助剤被覆率
　6.3 Continuous dry coating process for battery electrodes cuts costs (Fraunhofer IWS)
　6.4 ”Lithium ion Battery Dry Electrode Preparation” (TOB NEW ENERGY)
　6.5 ADE Technology (LiCAP社)
　6.6 ロール間の粉体圧密 (ニップによるプレス)
　6.7 圧延の幅分布と対策
　6.8 Dry Cathode Finally Solved! What was the delay? (Tesla Q2)
　6.9 “Dry Battery Electrode Technology”, Fraunhofer IWS
　6.10 圧延前の粉体混合(ロールミル・ビーズミル・コーンミル・ジェットミル)
　6.11 微粒子の気相分散・分級メカニズムの解明と高性能化
　6.12 粒子間付着力に及ぼす湿度と表面構造の影響
　6.13 静電方式(AM Batteries/ATL)

７．正極は？PFTEの還元は？
　7.1 “Effect of active material morphology on PTFE-fibrillation”(Marcella Horst et al.)
　7.2 “Solvent-free lithium iron phosphate cathode fabrication with fibrillation of PTFE” (Yang Zhang, et al.)
　7.3 “Dry Battery Electrode Technology: From Early Concepts to Industrial Applications” (Fraunhofer IWS)
　7.4 “Removing electrochemical constraintson PTFE as dry-process binder For high-loading graphite anodes”
　　　(South China Normal Univ)

８．各社の特許出願
　8.1 Maxwell Technologies
　8.2 Tesla
　8.3 日本ゼオン
　8.4 トヨタ自動車
　8.5 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ

□ 質疑応答 □

第1部 (13:00～15:00)
「ドライプロセスの概要と現状、全固体電池製造方法としての可能性」
　講師：(株)スズキ・マテリアル・テクノロジー・アンド・コンサルティング
　　　　代表取締役　鈴木 孝典 氏　
【ご略歴】
1986年4月 (株)クレハ(当時:クレハ化学工業(株))入社 総合研究所 ポリフェニレンスルフィド(PPS)重合条件の検討、該社初の量産プラントの立ち上げスタッフとして勤務
1989年4月 ポリプラスチックス(株)(出向) フォートロン開発部 PPS樹脂市場開発・技術サポート
1994年4月 総合研究所 加工技術研究所 射出・押出成型用コンパウンド研究
1994年4月 KPS部 PPS市場開発、PPS樹脂・コンパウンド・機能性フィルム市場開発
1997年4月 機能樹脂部(アカウントマネージャー) フッ化ビニリデン・電池材料・PPS樹脂材料開発・市場開発
2001年4月 機能材料部 (フッ素樹脂担当マネージャー) 電池材料用途フッ化ビニリデンの材料開発、営業・市場開発
2002年4月 大阪支店 (機能材料部長) ポリフェニレンスルフィド、フッ化ビニリデン、カーボンファイバー、特殊活性炭、炭素繊維系断熱材、制電樹脂、光学樹脂、電池向けフッ化ビニリデンバインダーの市場開発、営業、技術サポート管掌。材料開発支援。 部署売上:50億円/年
2011年4月 (株)クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン出向(開発担当部長) 電池向けフッ化ビニリデンバインダー・負極用炭素材料の開発。テクニカルサポート。 品質保証部長(兼務) ISO9001取得プロジェクトで品質保証システムの構築指揮。(2012年12月認証)
2012年9月 (株)クレハ 退職
2012年10月 アルケマ(株)入社 (2018年12月31日退社) 京都テクニカルサービスセンター (シニアディベロップメントマネージャー)
2020年3月　(株)スズキ・マテリアル・テクノロジー・アンド・コンサルティングを設立 代表取締役社長に就任

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第2部 (15:10～16:40)
「ドライプロセスの製造技術」
　講師：AndanTEC  代表  浜本 伸夫 氏
【ご略歴】
1992年　北海道大学 工学部 合成化学工学専攻 修士修了
　　同年　富士写真フィルム 塗工を中心としたフィルム生産工程業務に従事
2007年 　同 社　フラットパネル生産部 主任技師(管理職)
2013年　サムスン電子 総合技術院 素材開発センター 主席研究員 新素材開発に従事
2019年　栗村化学 工程開発チーム長 粘着フィルム・離型フィルム等の工程開発
2021年　米国 Zymergen社 シニアマネージャー バイオ由来ポリイミド開発
2022年　ミドリ安全 商品開発部 ジェネラルマネージャー ニトリルゴム手袋開発
2023年　AndanTECとして執筆・講演・コンサル業に専念