電極塗膜と集電体の速度依存性剥離試験
概要 剥離速度を任意に設定することで、微小応力の評価でも、より明確な試料間の差異を見出すことが可能となる。
＜ 関連ワード：密着性、剥離速度、電極材料、電池材料、集電体、電極スラリー、バインダー、塗膜 ＞
1. 電極材料における課題
電極材料では、電極塗膜の密着性が電子伝達効率や内部抵抗を左右する。密着が強固であれば性能向上が期待できるが、不十分な場合は剥離やクラックを引き起こす。その要因の一つであるバインダーは、導電性能の観点では不純物にあたるため、少量を均一に分散させて粒子間を結合させることが、最適な密着性の実現につながる。
2. 速度依存性剥離試験の有用性
剥離試験は、界面に作用する力を定量的に評価できる有効な手法である。しかし、電極スラリーの塗膜と金属箔の密着力は微小で、従来の180°剥離試験では評価が困難であった。当社の粘着皮膜剥離解析装置 VPAでは、剥離角度や速度を任意に設定でき、試料間の差異をより明確に捉えることが可能となる。本稿では、塗膜の膜厚の違いによる微小応力の差異を評価した事例を紹介する。
3. 測定条件・結果および考察
図1のように試料をステージに固定し、試験を行った。1回の剥離工程で10 mm剥離するごとに剥離速度を6、12、30、60、120 mm/minの5段階で変化させて速度依存性を評価した。その結果、各膜厚で低速域における剥離力が大きく、密着性が高い傾向が見られた（図2）。膜厚が薄いほどこの傾向は顕著で、厚い膜では剥離力が小さく密着性が低下した。これは膜厚の増加に伴い、凝集剥離が生じたためと考えられる。
4. まとめ
速度依存性剥離試験により、電極塗膜の密着性を高感度に評価できることが示された。この界面特性は電池性能や耐久性に直結する重要な要素であり、本手法は微小応力領域での最適化や材料開発への応用が期待される。