CNT活用の電極材料蓄電デバイスの寿命2倍と急速充電／放電を実現：材料技術

YTC Americaは、カーボンナノチューブをベースにバインダーフリー電極材料を開発。従来品と比べデバイス内部の電気抵抗が半減し、蓄電デバイスの寿命を伸ばすことに成功した。寿命を2倍に向上した他、急速充電／放電も可能になった。

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　矢崎総業は2025年6月26日、米国子会社であるYTC Americaがカーボンナノチューブ（CNT）をベースに、樹脂製バインダーを含まない蓄電デバイス向け電極材料（バインダーフリー電極材料）を開発したと発表した。従来品の電極に含まれていた樹脂製バインダーと導電除剤をCNTに置き換えることにより、デバイス内部の電気抵抗（内部抵抗）低減を可能に。充電速度を速め熱の発生を抑えることで、容量増加や寿命の延長にも成功した。

　国内外では近年、カーボンニュートラル社会の実現に向けて、化石燃料の使用量削減を目的にモビリティーの電動化などが推進されている。これに伴い、リチウムイオン電池やスーパーキャパシターといった大容量／高出力の蓄電デバイスの利用量拡大が見込まれている。

　これらの蓄電デバイスは、いずれも樹脂製バインダーを含む電極が活用されている。絶縁性である樹脂製バインダーは、内部抵抗を増加させ、充放電速度の低下や電力性能を制限するだけでなく、充放電による樹脂製バインダーの劣化により、蓄電デバイスの寿命を短縮する。そこで、YTC Americaは今回の新材料を開発した。

リチウムイオン電池の構成（A）と従来の電極組成を示す模式図（B）［クリックで拡大］出所：矢崎総業

樹脂製バインダーを含む従来の電極（左）とバインダーフリー電極（右）［クリックで拡大］出所：矢崎総業

　新材料の製造では、CNTの分散に必要とされる界面活性剤や分散材を使用せずに、有機溶媒や水性溶媒を使える技術を活用している。これにより残留成分による性能への悪影響も未然に防げ、製造工程の簡略化も図れる。

　YTC Americaは新材料を活用し、バインダーフリーチタン酸リチウム（LTO）負極とバインダーフリー（リチウム、ニッケル、マンガン、コバルト酸化物（NMC）正極を開発した。これらを組み合わせたリチウムイオン電池は、従来の樹脂製バインダーを含むリチウムイオン電池と比較し、内部抵抗が半減して寿命が2倍に伸びた。急速充電／放電での容量についても6分間（定格の10分の1の充電時間）の保持率が2倍に向上した。他の電極活物質を用いた場合も同等の性能向上を確認できた。