リチウム電池は主に、アノード、カソード、セパレータ、電解質、バインダー、導電剤、集電体、および包装材料から構成されます。材料形態の分類によると、アノード、カソード、バインダー、および導電剤は、 粉末材料 リチウム電池において、固体電解質の中には粉末状の材料を用いたものがあり、改良されたセパレーターの中にも粉末状の材料を含むものがある。.
正極
市販されている正極材料には、リチウムコバルト酸化物（LiCoO2）、リチウムマンガン酸化物（LiMn2O4）、NCM（LiNixMnyCozO2）、およびリン酸鉄リチウム（LiFePO4）などがある。.
- リチウムコバルト酸化物（LiCoO2）室温では黒色の固体。安定性、合成の容易さ、高い電気化学的性能、長いサイクル寿命で知られる無機化合物である。リチウムイオン電池用正極材料として初めて商業的に成功したものであり、主に3C電池に使用されている。.
- リチウムマンガン酸化物（LiMn2O4）黒灰色の粉末で、立方晶スピネル構造を持つ。リチウムイオン輸送チャネルを3つ備えており、イオン拡散速度が速い。そのため、高レート充電対応のリチウムイオン電池に適している。.
- 三元系正極材料（LiNixMnyCozO2）LiCoO2中のCoの一部をNiとMnで置換した三元系正極材料。LiCoO2の安定性、LiNiO2の高い可逆容量、LiMnO2の安全性を継承している。Co含有量が少ないためコスト削減にもつながり、有望な正極材料である。.
- リン酸鉄リチウム (LiFePO4)オリビン構造を持つため、コバルトやニッケルといった高価な元素を含んでいません。原材料が豊富でコスト効率に優れています。動作電圧は中程度（3.2V）、比容量は高く（170mAh/g）、放電出力も大きく、急速充電が可能で、サイクル寿命も長いという特長があります。.
負極
負極材料として一般的に用いられるものには、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、チタン酸リチウム、シリコン系材料などがある。グラファイトが最も広く用いられており、シリコン系材料が最も将来性が高い。.
- 黒鉛主に黒鉛で構成されており、高い導電性、エネルギー密度、化学的安定性、そして低い製造コストを特徴とする。天然物と人工物の両方が存在する。.
- 硬質炭素：高温でも黒鉛化しない炭素です。内部の結晶構造が不規則で層間距離が大きいため、より多くの電荷を蓄積でき、エネルギー密度とバッテリー寿命が向上します。.
- ソフトカーボンこの材料は2500℃以上で容易に黒鉛化します。高い秩序性を持ち、低く安定した充放電電圧を提供します。大容量、高効率、優れたサイクル性能を備えています。その構造は焼結温度に依存します。1000℃以下の温度で製造された軟質炭素材料は欠陥が多く、リチウム貯蔵のための活性サイトが多数存在するため、リチウムイオンのスムーズな挿入と抽出に有利です。.
- チタン酸リチウムリチウムイオン抽出電圧が高い（Li/Li+に対して1.55V）白色粉末です。高い安全性と「ゼロ歪み」特性を備えており、リチウムイオンの挿入・抽出時の構造変化を最小限に抑えます。これにより、理論上のサイクル寿命は無制限となります。したがって、エネルギー貯蔵用および電力用リチウム電池の負極材料として、研究価値が高く、商業応用への期待も高いと言えます。.
- シリコン系材料ナノシリコンおよび亜酸化シリコンを含む。これらの材料は、シリコン炭素系または酸化シリコン系アノードに使用される。シリコン系アノードは、炭素系材料よりもはるかに高い比容量とエネルギー密度を提供するため、次世代アノード材料として最も有望視されている。.
バインダー
ポリフッ化ビニリデン（PVDF）やスチレンブタジエンゴム（SBR）などのバインダーが使用される。PVDFは陽極と陰極の両方に使用できるが、SBRは通常陽極に使用される。.
- ポリフッ化ビニリデン（PVDF）PVDFは優れた化学的安定性と耐腐食性を有しています。電解溶剤の腐食作用に効果的に抵抗します。また、良好な接着性、機械的性能、加工性も備えています。PVDFの柔軟性により、膨張・収縮時に活性物質が剥離することはありません。.
- スチレンブタジエンゴム（SBR）SBRは水性バインダーとして広く使用されており、特にアノードバインダーにおいてその用途は98%を占めています。SBRは強力な接着性、機械的安定性、および操作の容易さを提供します。粒子同士を結合させ、電池のダイナミクスを向上させ、インピーダンスを低減し、サイクル安定性を改善します。.
導電性物質
- 導電剤は、微弱電流を集めて集電体（アルミニウム箔または銅箔）に導くことで、良好な充放電性能を確保するために使用されます。一般的な導電剤には、カーボンブラック、気相成長炭素繊維（VGCF）、カーボンナノチューブ（CNT）などがあります。.
- カーボンブラック：微細でゆるやかな黒色の粉末状の非晶質炭素。有機物の不完全燃焼と高温処理によって製造され、導電性と純度が向上する。リチウム電池において最も一般的に使用される導電剤であり、粒子間の接触を改善し、導電性ネットワークを形成する。.
- 気相成長炭素繊維（VGCF）これらの繊維は高い曲げ弾性率と低い熱膨張率を有しています。VGCFを添加することで柔軟性と機械的安定性が向上し、電気自動車などに使用されるような長寿命・高出力バッテリーに適しています。.
- カーボンナノチューブ（CNT）CNTのインピーダンスはカーボンブラックの半分に過ぎません。インピーダンスが低いと導電性が高まり、分極が改善され、サイクル性能が向上します。カーボンブラックの添加量は正極材料の重量の約3%ですが、CNTの添加量はわずか0.8%～1.5%です。添加量が少ないため、活物質のためのスペースを節約でき、エネルギー密度を高めることができます。ただし、CNTは分散しにくいという問題があります。現在、業界では一般的に高速せん断、分散剤の添加、超微細粉砕ビーズの静電分散などの方法で処理されています。.
固体電解質
固体電解質の中には粉末状のものもある。
- 高純度二硫化ゲルマニウム（GeS2）イオン伝導性が高く、化学的に安定で、長寿命な白色粉末です。純度は99.99%に達します。.
- リチウムランタンジルコニウム酸化物（LLZO）この材料は優れたイオン伝導性（1.5×10⁻⁴S/cm）を有し、固体リチウム電池の製造に用いられる。ゾルゲル法、低温燃焼法、マイクロエマルション法などの方法で合成可能である。.
- リチウムランタンジルコニウムタンタル酸化物（LLZTO）高いイオン伝導性、化学的安定性、および熱安定性を備えています。製造プロセスと結晶構造を最適化することで、その電気特性をさらに向上させ、高性能固体電池のニーズを満たすことができます。.
その他の固体電解質粉末としては、硫酸バリウム、リン化硫黄リチウム塩化物（高安定性硫化物）、ゲルマニウム化硫黄リチウムリン化硫黄などが挙げられる。.
バッテリーセパレーター
従来の分離器は高温下での安定性が低く、安全性に悪影響を及ぼす。安全性を向上させるため、分離器に粉体コーティングを施すことで改良が加えられる。これらの改良された分離器には粉体材料が含まれている。.
- 酸化アルミニウム（Al2O3）酸化アルミニウムは自然界に豊富に存在し、優れた化学的不活性、熱安定性、機械的特性を有しています。ポリオレフィンセパレーターの総合的な性能向上を目的として、セラミックセパレーターに広く用いられています。また、リチウム電池の隔膜の改質にも大量に使用される無機粉末です。.
- ベーマイト（AlOOH）： ベーマイト（一水和酸化アルミニウムとも呼ばれる）は、結晶水を含む酸化アルミニウムの一種です。これは、代替不可能な酸化アルミニウムの前駆体です。AlOOHの製造は、α-Al2O3よりも容易です。工業的には、ギブサイト水熱法によってベーマイトスラリーが得られ、その後、濾過、乾燥、粉砕によってAlOOHの超微粉末が得られます。.
- 二酸化チタン（TiO2）TiO2は無毒で安定性が高く、製造工程の制御も容易です。セパレーターの熱安定性、電解液の濡れ性を向上させ、界面インピーダンスを低減することで、リチウムイオン輸送を改善します。有機ポリマーセパレーターの改質に適した材料です。.
- 二酸化ケイ素（SiO2）SiO2は、ポリマー改質に用いられる一般的な無機充填剤です。その大きな表面積と水酸基（Si-OH）により、セパレータの濡れ性が向上し、リチウムイオンの輸送が促進され、電気化学的性能が向上します。また、SiO2はセパレータの機械的強度を高め、デンドライトの成長を防ぎ、熱短絡を低減します。Al2O3、TiO2、AlOOHとは異なり、SiO2は制御や改質が容易です。.
エピックパウダー
Epic Powderは、リチウム電池用粉末材料の製造に不可欠な高度な粉砕ソリューションの提供を専門としています。ジェットミル、ボールミル、エアーセパレーターなどの最先端設備により、粒子サイズと分布を精密に制御し、正極、負極、導電剤といった重要な電池材料の性能を最適化します。当社の最先端技術は、電池製造の効率向上だけでなく、次世代固体電池や高性能電池の開発も支援します。Epic Powderと提携することで、リチウム電池用粉末材料の潜在能力を最大限に引き出し、優れたエネルギー貯蔵ソリューションを実現できます。.
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