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表面処理

大電流急速充放電を可能にした蓄電デバイス用導電性DLC長尺アルミ箔電極の開発

京都府

株式会社プラズマイオンアシスト

2020年3月21日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 大電流急速充放電を可能にした蓄電デバイス用導電性DLC長尺アルミ箔電極の開発
基盤技術分野 表面処理
対象となる産業分野 自動車、電池
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(基本性能(電圧)の向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(生産性増加)、低コスト化
キーワード DLC、導電性、耐食性、親水性、アルミ箔
事業化状況 実用化間近
事業実施年度 平成28年度~平成29年度

プロジェクトの詳細

事業概要

大電流急速充放電を可能にする集電極の内部抵抗低減化開発のため、アルミ箔表面の絶縁性酸化膜にカーボンイオンを注入し導電化、更にその上に酸化防止の導電性DLC膜を形成して導電化を維持、活物質との密着性向上のため導電性DLC膜の上に親水性膜を形成する。また、アルミ箔に熱皺が発生しない高速成膜連続生産ロールツーロール装置の開発を図る

開発した技術のポイント

アルミ箔とDLCとの間の界面抵抗低減(10mΩ・Cm2以下)、導電性DLCの体積抵抗率低減(100Ω・Cm以下)、導電性DLCと活物質との密着性向上(親水性の付与接触角30度以下)が目標
(新技術)
プラズマ中のイオンを集電体の表面に注入し、導電性の良いDLC膜を安価に成膜し、DLC集電板を大量に製造・供給する技術
(新技術のポイント)
集電板の上に積層する活物質との界面を親水性・導電性DLCを成膜することにより、低抵抗化を実現

具体的な成果

・導電性DLCを成膜する時にカーボンイオンを注入することで、表面酸化膜を除去しなくても導電化でき、表面酸化膜の除去プロセスが不要になり、装置が安価になった
・DLCとキャパシタに使用する活物質間との接触抵抗は、DLCの表面を酸素プラズマで親水性処理することにより、活物質とDLCの密着性が良くなり、大幅に低減できた。キャパシタのインピーダンスでエッチド箔の1/2以下を実現した
・導電性DLC膜を連続的に成膜できるロールツーロール(RtoR)装置を開発した

電気二重層キャパシタ正極用 導電性DLCコーディング
蓄電デバイス用集電体へのDLC膜の適用
知財出願や広報活動等の状況

プラズマ処理装置(RtoR)
日本、、、特願2018-199522、、、2018年10月23日
中国、、、201811552302.4、、、2018年12月18日
米国、、、16/224,813、、、2018年12月18日

研究開発成果の利用シーン

・建設機械
・二輪車
・各種の移動手段(自動車、鉄道、船舶、飛行機)
・据置電池デバイス

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

国内では、LiBでは大手T社、LiCでは大手J社、最近LiBで大手G社に導電性DLCを成膜することになりました。先方は電位腐食の問題が解決することにより電圧アップを期待されています。効果としてエネルギ増大、及び高速充電が期待されることから本格的に次世代用として共同研究が始まった。
中国では、電気二重層キャパシタがバスに適用されており、エッチド・アルミ箔へのカーボン膜に代わり当社導電性DLCが市販アルミ箔で低コストでかつ長寿命特性が良いことから、採用の方向でRtoRの技術ライセンスも含め検討されている。LiBも同様、中国大半がEV、燃料電池(2019年国家事業となった)を自動車用に開発しており、当社燃料電池セパレータ技術が高く評価されアルミ箔への導電性DLC膜、及びRtoR装置技術のライセンスも急速に進んでいる。
最近では次世代個体燃料電池に硫黄が使用されることから、電極腐食が問題になっており、当社の耐食性に優れた導電性DLCが脚光を浴び、ステンレル、アルミ電極への導電性DLC成膜が必須となる状況にある。

提携可能な製品・サービス内容

製品製造、共同研究・共同開発、技術ライセンス

製品・サービスのPRポイント

・アルミ表面の絶縁性自然酸化膜をカーボンイオン注入で導電化して界面抵抗低減、自然酸化膜を生成させないための導電性・剣山状のDLC膜の形成
・活物質との密着性を向上させ、デバイス構成時の内部抵抗0.6Ω以下
・プラズマ連続高速成膜技術によるDLC成膜加工費半減

今後の実用化・事業化の見通し

・2019年:サンプル提供評価
・2020年:2億円RtoR装置2台
・フイルム(PEt、PP、C-FRP)へのDLC

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社プラズマイオンアシスト
事業管理機関 公益財団法人京都高度技術研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社プラズマイオンアシスト(法人番号:1130001024372)
事業内容 i-DLC成膜加工事業、成膜装置の開発・製造・販売、製品販売(セパレータ)、コンサルティング事業
社員数 12 名
生産拠点 本社工場
本社所在地 〒601-8142 京都府京都市南区上鳥羽中河原34-1
ホームページ http://www.plasma-ion.co.jp
連絡先窓口 管理部 鈴木洋和
メールアドレス h.suzuki@plasma-ion.co.jp
電話番号 075-693-8125