リチウムイオン電池（LIB）は、さまざまな活物質と不活性物質から構成された、多段階の工程を経て製造されています。材料の選択と処理条件は、最終的なバッテリー性能に大きく影響する場合があります。特に電極は、電池の性能を左右する最も重要な構成要素のひとつです。電極品質は、バッテリーの全体的なエネルギー密度や電気化学的性能に直接影響します。

電極の製造工程は非常に複雑で、活性物質、バインダー、導電性添加剤を混合してスラリーを配合し、金属集電体上にコーティングします。続いて、電極を乾燥させ、カレンダー処理（圧縮）を行います。電極の製造工程において、スラリー製剤は保存中に安定性を保ち、容易に分散し、均一にコーティングできるよう流動性を備えている必要があります。最適な配合と処理のためにスラリーの特性評価を行うことは、バッテリー全体の性能を向上させるための重要なステップです。

レオロジーとは、応力下での物質の流動と変形の研究であり、電極スラリーの開発と最適化に重要な役割を果たしています。前回のブログでご紹介したように、バッテリー電極スラリーのレオロジーには、適切なコーティングと安定性を確保するために極めて重要な3つの特性である、粘度、チキソトロピー（揺変性）、降伏応力の測定が含まれます。

電極性能のもう1つの重要な要素は、導電性です。リチウムイオン電池のカソードには通常、活性材料が持つ低い導電性を補うために、カーボンブラック粒子などの導電性添加剤が含まれています。カーボンブラック粒子は、活性粒子の周辺に凝集してパーコレーション（浸透性）ネットワークを形成し、電子を電流集電体に伝導します。導電ネットワーク構造は、最終的な電極の性能にとって極めて重要ではありますが、コーティング中のせん断による変化によって、導電ネットワークが破壊される可能性があります。

インピーダンス分光法は、スラリー中の導電性材料の分散についての知見を提供しますが、コーティング処理で生じたせん断による変化を捉えることはできません。レオロジーと電気化学インピーダンスを同時に測定する分光法は、せん断による微細構造の変化を直接測定し、スラリーのコーティング条件を再現し、せん断後の時間依存性の回復を測定できます。この測定結果をもとに、完成した電極内で導電ネットワークが維持されていることを確認し、バッテリを完全に組み立てる前に電極の性能を予想することができます。

新しい Discovery Hybrid Rheometer 用レオ・インピーダンス分光アクセサリは、誘電インピーダンス測定とレオロジー測定の両方で、比類のないデータ品質を実現します。この新しい設計により、測定範囲を制限する上部ツールとの電気的接触は不要で、その代わりに両電極を下部プレート上に配置し、絶縁された上部平行板形状を導体として使用します。レオ・インピーダンスアクセサリは、DHR のトルク感度の全範囲を検証でき、粘度、降伏応力、粘弾性、構造回復の正確な特性評価が可能になります。

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