単粒子圧縮特性評価

単粒子の大気非暴露環境下での圧壊試験概要

近年、リチウムイオン電池（LIB）の全固体化が進んでおります。全固体電池は充放電により正極粒子主体に膨張収縮が発生し、電池内部に負荷がかかることで活物質の割れや剥離欠陥が起こり、耐久性を劣化させます。材料設計には合材電極全体の機械特性のみならず、混合前の材料（単粒子）の機械特性を把握することも重要です。
当社では大気非暴露環境で微小圧縮試験を実施できますので、正極材や負極材、固体電解質（SE）の単粒子の圧縮強度を測定できます。

微小圧縮試験機の仕様

試験機の仕様

試験力範囲（mN）	9.8～4903
試験力分解能（µN）	5
変位測定範囲（µm）	100
変位計測定範囲（µm）	0～150
変位分解能（µm）	0.001
治具	ダイヤモンド平板、 平面圧子（Φ50µm）
軟質測定モード	あり

試験装置

主要仕様

設定露点	露点-60℃以下
試験雰囲気	不活性ガス（Ar）
試験モード	・圧縮試験 ・負荷-除荷試験 ・繰り返し試験
最大容量	4903mN
荷重分解能	5µN（49mN以下の場合）
圧子サイズ	平板Φ50µm ※

※ 圧子サイズは変更可能です。お気軽にご相談ください。

評価材料

力学特性評価用に全固体電池向け材料を試作いたします。

	正極活物質	導電助剤	固体電解質	負極活物質
名称	LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2	アセチレンブラック	Li3PS4	天然黒鉛
粒径	10.7µm(D50)	数100nm～10µm	数µm	16.2µm(D50)
構造	層状	層状	非晶	層状
二次電子像

試験事例

正極活物質粒子の圧縮試験結果

正極活物質の評価バラツキ

N10にて変動係数（標準偏差／平均）0.3

	平均径（µm）	破壊応力（MPa）
1	4.6	43
2	14.2	131
3	13.6	84
4	12.5	96
5	7.3	75
6	12.4	117
7	10.1	79
8	9.7	96
9	12.9	134
10	14.3	98
平均（MPa）		95
標準偏差（MPa）		26
変動係数（−）		0.28

固体電解質粒子の圧縮試験結果

固体電解質；SE011 粒子径；9µm