影響電池電極性能的電極漿料塗覆條件現可即時評估～微量樣品快速確定最佳條件，有助於電池開發效率化與資源節約

新聞稿資訊 標題：影響電池電極性能的電極漿料塗覆條件現可即時評估～微量樣品快速確定最佳條件，有助於電池開發效率化與資源節約 副標題： 公司名稱： 行業： 正文（前8000字）：【研究摘要與重點】

我們確立了一種方法，能夠以極微量的樣品，即時且快速地評估在不同塗覆條件下電極漿料的狀態。

利用此方法，我們發現漿料的電阻與乾燥後電極的電阻之間存在明確的負相關關係。

這預計將有助於以更少資源高效開發新型電池材料，加速提升電池性能的研發工作。

【研究概要】

東京理科大學創域理工學部先端化學科的四反田功副教授、同大學大學院創域理工學研究科先端化學專攻碩士一年級的關口太陽先生、迪肯大學的上田博幸博士，以及安東帕日本株式會社的山縣義文先生和宮本圭介先生等研究團隊，確立了一種能夠以微量樣品評估電極漿料（*1）塗覆條件的方法，這對於製造鋰離子電池電極至關重要。預計此方法將實現電池開發設計的效率化，並有助於提升性能和節約資源。

在製造鋰離子電池正極時，必須將混合了構成電極的各種材料於溶劑中的漿料均勻地塗覆（塗工）在金屬箔上，這是一個不可或缺的過程。由於不同的塗覆速度會引起電極材料內部的狀態變化，顯著影響電極性能，因此需要優化塗覆條件。傳統上，要找到這些最佳條件，需要實際組裝電池並進行充放電測試，這需要大量的時間、材料和成本。

本研究團隊利用先前開發的流變阻抗測量法（*2、*1），成功地在重現實際塗覆條件的狀態下，即時評估正極漿料的狀態。同時，他們證明了漿料的電阻與電極的電阻之間存在明確的負相關關係，並闡明了背後的結構差異。此外，通過對塗覆過程中的狀態進行相關分析，他們也成功提取了與乾燥後電極結構和電池性能差異相關的有希望的參數。

此方法使用不到1毫升的漿料，每個條件的測量時間約在5分鐘內，即可判斷塗覆條件的優劣。因此，在組裝電池之前，可以迅速篩選出有前景的塗覆條件。這項研究成果預計將大幅減少傳統依賴經驗法則或電池組裝後實際測量的條件探索所帶來的試作次數、材料使用量和廢棄物。

本研究成果已於2026年4月30日線上發表於國際學術期刊《Journal of Power Sources》。

圖1. 本研究概要

【研究背景】

鋰離子電池，在現代社會中對於智慧手機、電動汽車和電網大型儲能系統不可或缺，主要由正極、負極、電解液和隔膜組成。其中，正極（+極）是決定電池性能的關鍵部件。它是將活性物質、導電助劑和黏合劑混合在溶劑中的漿料塗覆在鋁箔上，然後乾燥而製成的。

為了最大限度地發揮電池性能，關鍵在於將正極中的導電助劑碳黑（*3）均勻分散在漿料中，並在乾燥後的電極中形成連續的導電網絡（*4）。評估漿料分散狀態的方法包括粒徑分析、Zeta電位測量和流變（流動性）測量。然而，這些都是靜態評估，無法直接將塗覆過程中動態重新排列的碳黑行為與乾燥固化後的電極結構和電池性能聯繫起來。

此外，塗覆速度對電極結構和電池性能的影響此前幾乎沒有進行定量評估，塗覆速度的確定實際上依賴於製造現場的經驗法則。因此，為了尋找最佳條件，需要進行大量的試作和電池評估，導致開發週期延長、材料浪費和廢棄物增加等問題。

【研究結果詳情】

為模擬實際電極生產線上的塗覆厚度，將LFP（磷酸鐵鋰，*5）正極漿料放入設置有500微米間隙的流變儀中，並進行了「流變阻抗測量」。該方法由同一研究團隊先前開發（參考），可以在施加與塗覆速度相對應的多個剪切速率（1.3至200 s-1）的同時，同步測量電化學阻抗。這使得在重現實際塗覆環境的條件下，即時評估漿料的電氣特性成為可能。

測量結果顯示，漿料的電阻（R_slurry）並未隨塗覆速度線性變化，而是在中等速度下顯示最大值。這表明碳黑顆粒在塗覆過程中會根據塗覆速度改變其狀態。 關鍵詞：