【LIB添加剂】3DC与日本屈指可数的横国大薮内教授开始共同研究。 目标是实现“一次充电可以比以往更长时间使用”的电池

开发、制造、销售加速电池进化的创新导电新材料3DC 2024年4月，与日本屈指可数的横滨国立大学薮内直明教授开始了面向锂离子电池( LIB )的正极材料的共同研究。 通过此次的共同研究，将推进开发一次充电就能比以往更长时间使用的高容量LIB的研究，为电池的进化和脱碳社会的实现做出贡献。

新型导电材料开始共同研究的背景

为了实现可持续的社会，脱碳领域受到了很多关注。 “社会电动化”是实现脱碳的手段之一，作为电动化的关键备受期待的是LIB。 LIB比其他二次电池更小且寿命更长，因此被认为在EV的普及和可再生能源的引进扩大中发挥重要的作用。LIB的性能中特别重要的是一次充电所储存的电量(容量)。 LIB自1991年商用以来，以决定其容量的活性物质(正极材料等)为中心不断发展。为了实现脱碳社会，需要比现状更高容量的电池。 但是，由于LIB中存在“试图提高容量会降低寿命和输入输出特性等其他特性”的困境，因此研究无法统一进行。 3DC开发的新一代碳材料被认为能为解决这一折衷做出贡献。
在LIB中，为了提高电极的导电性，需要在活性物质附近分散被称为“导电助剂”的材料。  此次，为了使导电助剂实现LIB的更高容量化，与对面向LIB的高电压正极材料有丰富研究经验的横滨国立大学薮内直明教授开始了共同研究。
共同研究对象:关于横滨国立大学薮内直明教授
2006年完成大阪市立大学研究生院工学研究科应用化学专业后期博士课程。 博士(工学)。 取得博士后，在美国麻省理工大学机械工学系以博士研究员的身份致力于研究。 2010年就任东京理科大学综合研究机构助教，2012年开始担任该讲师。 2014年就任东京电机大学工学部环境化学科副教授。 2018年4月起担任现职。 从2023年4月开始，横滨国立大学尖端科学高等研究院先进化学能源研究中心先进蓄电池电池实验室主任(https://acerc.ynu.ac.jp/)，并于2023年6月当选为英国皇家化学会的法罗。
致力于LIB的高功能化、作为新一代电池的钠电池的开发等。 关于面向LIB的高电压正极材料的开发，是日本的第一人。 与大型制造商的共同研究经验也很丰富。 在以实现GX为目标的国家项目“创新的GX技术创造事业( GteX )”的“开发具有高能量密度的高温工作长寿命锂系电池”中，担任正极材料开发的小组组长。
研究室HP :http://www.yabu/ uchi-lab.ynu.AC.jp /

共同研究的内容
以LIB的高容量化为目标，计划从以下两个视点实施共同研究。
(1)高电压LIB实现
充电电压越高，LIB的容量越大。 但是，传统的导电助剂在电压高时容易老化，所以需要即使电压高也能耐受的导电助剂。
此次，通过组合薮内教授开发的最先进的面向高电压的正极材料和3DC的导电助剂，以实现能够充电到比以往更高电压的高容量LIB为目标。 由于导电助剂具有“抗劣化能力强”、“通过弹性变形能够吸收电极的结构变化”的特点，因此期待能够为高电压LIB的实现做出贡献。
(2)实现LIB电极高密度化
随着电子器件的小型化和EV的轻量化，需要即使是小型也能储存更多能量的LIB。 要实现这种高能量密度的LIB，需要在电极中尽可能多地填充正极材料，但使电极高密度化会降低电池的性能，这是一个课题。
此次，我们的目标是通过将薮内教授开发的最先进的正极材料与3DC的导电助剂相组合，来解决上述问题。

3DC通过共同研究的目标
通过组合薮内教授开发的最先进的面向LIB的正极材料和3DC的导电助剂，提高LIB的性能，为实现脱碳社会做出贡献。

3DC黑田拓马代表董事CEO评论
在电池研究方面，能和走在世界最前端的薮内研究室开始共同研究，我非常兴奋。 薮内老师的电池活性物质的研究开发力和本公司的碳材料技术相结合，将进一步推进LIB的进化！

导电剂的结构
导电剂的厚度相当于1个碳原子，具备海绵一样的三维结构，真是“三维型石墨烯”素材。 最值得注意的是其柔软性，通过像橡胶一样弹性变形，也能容易地应对伴随电池充放电的剧烈结构变化。 世界上也只有3DC在开发这样的“弹性变形碳材料”。 另外，除了柔软性以外，还兼有来自其材质和结构的多孔性、导电性、耐腐蚀性。 由于这种具有多种优异性质的创新材料，作为能够解决LIB中的“试图提高容量而另一特性下降”的权衡问题的碳材料，受到全世界的关注。


导电剂的四个特点:柔软性、化学耐久性、导电性、可定制性
3DC将该导电剂针对LIB的导电助剂进行了整理，开发了“导电助剂”。 3DC提供的导电助剂采用了能有效形成良好导电通路的独特结构。 由此，能够以比炭黑、碳纳米管等以往的导电助剂更少的添加量，为高电压高速率的正极和期待高能量密度的硅系负极的性能提高做出贡献。

■关于3DC
3DC是东北大学开发脱碳社会中必须的LIB、新一代电池、电容器、燃料电池等蓄电发电设备的电极所使用的碳新材料的初创企业。
3DC现在为了2026年以后正式进入市场，正在与国内外的电池·电池材料·电容器·汽车制造商等合作，推进导电剂引进实证。 以面向LIB为首，得出了比竞争产品更有优势的评价结果，电池制造商等给予了积极的吸引。
2024年1月，作为预系列A 1st关闭，实施了2.5亿日元的资金筹措，累计筹措额达到6.8亿日元。 另外，2024年2月开始出货有助于提高LIB寿命、性能的“导电助剂”，目前正在为其量产化而全力准备。