UV硬化を使用してEVバッテリー製造の信頼性とコストを改善

信頼性を高めながら製造コストを削減することが、電気自動車用電池の研究の最重要課題となっています。EV用電池で最も重要なのは電極の製造であり、特に電極のコーティング（バインダー）には従来からポリフッ化ビニリデン（PVDF）が使用されています。
また、EV用電池の製造工程で注目されるのが、個々のセルを適切な大きさの電池パックに組み立てることです。
EV用電池パックは、熱、腐食、振動など過酷な環境にさらされるため、その信頼性はメーカーにとって大きな課題となっています。また、電池パックには熱対策が施されていますが、短時間の熱ショックや極度の振動・衝撃が加わるため、電池パックの耐久性は限界に達しています。

個々のセルの固定や、セルとセルの溶接部（電気的接続に使用）の耐振動性を向上させるために、より優れたUV硬化材料が必要とされています。

電極の組み立てには、負極と正極の間のリチウムイオンの移動を促進するコーティングを正確に施すことが必要です。従来はPVDFが使用されていましたが、塗布と乾燥の工程は非常に時間がかかり、加熱空気乾燥機、溶剤回収、溶剤蒸発のエネルギー需要が高く、収率も理想とはほど遠いものでした。このような理由から、電極は電池セルコストの約6割を占めていました。そこで、工業用乾燥機や溶剤が不要な新世代のUV硬化型バインダーが開発されました。

このUV硬化型バインダーと、より低エネルギーのUV LED硬化装置を用いた新しい電極コーティングプロセスにより、製造コストを最大80%削減し、電極のコストを25%以上削減することができるとされています。

この技術はまだ初期段階であり、今後は既製のソリューションとカスタム処方が容易に利用できることが期待されています。電池パックの組み立てにはいくつかの工程があり、その中でも重要な2つの分野であるセルの保持と振動の制御は、さまざまな材料を用いて達成されています。UV硬化型材料に切り替えることで、VOCの発生を抑え、組み立て時間を短縮し、組み立てコストを削減し、信頼性を向上させることができます。

OmniCure AC8およびAC9は、さまざまなサイズと標準波長（365nm、385nm、395nm、405nm）に加え、275nm、340nm、420nmなどのカスタマイズされた代替波長で提供されます。
特定のアプリケーションや接着剤に最適なOmniCureシステムを選択するには、接着剤やコーティング剤の種類や量、基板のサイズ、光学透過性（UVに対する）などに応じて決定されます。

OmniCureAC8およびAC9キュアリングシステムを適切に選択すれば、以下のことが可能になります。
・プロセス時間の短縮、スループットの向上、不良品率の低減
・電池パックの信頼性を高め、最終的に製造コストを削減
・運用コストと資源消費量の削減
・VOCの削減または排除による環境への配慮

UV硬化システム Excelitas社のOmniCure シリーズ

1. 2021年の世界のEVの展望
2. EV用電池のコスト分析
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