電池用スラリーのレオ・インピーダンス測定・分散性評価

このような課題はありませんか

• 粘度だけではスラリー中の導電ネットワークや粒子分散状態を十分に捉えにくい
• 塗工時に加わるせん断が、スラリーの力学特性と電気特性に与える影響を確認したい
• 配合や混練条件の違いを、複数の指標で比較したい
• 大気非暴露環境で硫化物系全固体電池用スラリーを評価したい

レオ・インピーダンス測定とは

レオ・インピーダンス測定は、スラリーに回転または振動によるせん断を加えながら、粘度、貯蔵弾性率、損失弾性率などのレオロジー特性と交流インピーダンスを同時に取得する測定です。せん断速度、振動周波数、せん断ひずみなどを目的に応じて設定し、力学応答と電気応答を同一条件で捉えることで、粒子間ネットワークや分散状態の変化を多面的に評価します。

JFEテクノリサーチのレオ・インピーダンス測定で分かること

• せん断速度、振動周波数、せん断ひずみ等に対する粘度・粘弾性の変化
• 各種せん断条件における交流インピーダンス応答
• 力学特性と電気特性の相関
• 粒子間ネットワークや分散状態が変化するひずみ領域　せん断条件の把握
• 配合、混練、分散、塗工条件を検討するための比較データ

測定の流れ

• STEP1 試料情報と評価目的の確認
• STEP2 試料に応じた雰囲気、温度、せん断速度、振動周波数、せん断ひずみ等の条件設計
• STEP3 レオロジーと交流インピーダンスの同時測定
• STEP4 測定結果の整理と、力学特性・電気特性の相関評価
• STEP5 報告書の提出、必要に応じて結果をご説明

測定事例：せん断ひずみによる応答変化

電池用スラリーにせん断ひずみを付与しながら交流インピーダンスを測定し、各ひずみ条件におけるインピーダンス応答とレオロジー特性の相関を評価しました。例示試料では、1％以上のひずみで貯蔵弾性率が低下し、粘性優位への変化とインピーダンス値の増加が確認されました。これらの結果から、粒子間ネットワーク状態または分散状態が変化した可能性が示されました。

対応可能な試料・測定環境

※ 対象試料や測定目的により、実施可能な範囲および条件は変動します。詳細は事前にご相談ください。

活用例

• 正極・負極スラリーの配合比較
• 活物質、導電助剤、バインダー、溶媒の組み合わせ検討
• 混練・分散条件の最適化
• 塗工条件の設定や工程トラブルの要因検討
• ロット間・開発品間の比較評価
• 硫化物系材料の大気非暴露下での評価

JFEテクノリサーチの強み

同一条件で力学・電気応答を取得：

せん断速度、振動周波数、せん断ひずみなどの条件に対するレオロジーと交流インピーダンスの変化を対応付けて整理します。

大気・窒素雰囲気に対応：

液系電池材料だけでなく、取り扱いに注意が必要な硫化物系全固体電池材料もご相談いただけます。

目的に応じた測定条件を設計：

試料特性と開発課題を確認し、せん断速度、振動周波数、せん断ひずみ、温度、雰囲気等の条件をご提案します。

電池用スラリーのレオ・インピーダンス測定のよくあるご質問（FAQ）

Q1.レオ・インピーダンス測定（レオインピーダンス測定）では何を評価できますか？

せん断速度、振動周波数、せん断ひずみなどに対する粘弾性と交流インピーダンスの変化を同時に取得し、粒子間ネットワークや分散状態の変化を検討できます。

Q2.一般的な粘度測定との違いは何ですか？

粘度や粘弾性などの力学特性に加えて、同じせん断条件で電気特性も取得できる点が特徴です。両者の相関から、スラリー構造の変化を多面的に検討できます。

Q3.どのような電池材料に対応していますか？

液系リチウムイオン電池用スラリーと硫化物系全固体電池用スラリーが主な対象です。その他の試料は、組成や安全情報を確認のうえ個別に検討します。

Q4.大気に触れさせずに測定できますか？

窒素雰囲気、露点-60 ℃の大気非暴露環境に対応可能です。試料の取り扱い条件は事前に確認します。

Q5.必要な試料量や納期はどの程度ですか？

試料性状、測定治具、条件数、雰囲気により異なります。試料情報とご希望の評価内容を確認したうえでご案内します。

Q6.測定結果だけで分散状態を断定できますか？

本測定は、力学特性と電気特性の変化から粒子間ネットワークや分散状態を推測する手法です。必要に応じて、顕微鏡観察、粒度分布、粘度測定など他の評価との組み合わせをご提案します。

Q7.回転測定と振動測定の違いは何ですか？

回転測定では、連続的に流動するスラリーの粘度やせん断速度依存性を評価します。振動測定では、試料に周期的な変形を与え、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接などから固体的・液体的挙動や内部構造の変化を評価します。

Q8.せん断速度、振動周波数、せん断ひずみはどのように使い分けますか？

せん断速度は混練・搬送・塗工時の流れやすさ、振動周波数は動きの速さに対するスラリーの応答、せん断ひずみは変形の大きさに対する構造変化を調べるために用います。実際の工程や評価目的を確認し、適切な測定条件をご提案します。

Q9.水系スラリーやNMP系スラリーにも対応できますか？

溶媒種を含む試料組成、揮発性、腐食性、安全性、測定治具との適合性を確認したうえで個別に検討します。お問い合わせ時に、溶媒、バインダー、固形分濃度、SDS、大気暴露の可否をご提示ください。

Q10.問合せ時にどんな情報が必要ですか？

• 測定したい目的（検討背景や課題等）
• 試料種別、主な構成材料、溶媒、固形分濃度
• 試料の安全データシート（SDS）と取り扱い上の注意
• 大気暴露の可否、保管・輸送条件
• 比較したい配合、工程条件、ロット等
• 想定している塗工条件や、確認したい現象
• ご希望納期

これらの情報が未整理な場合でも問題ありません。ヒアリングを通じて整理しながら進めることが可能ですので、お気軽にご相談ください。