二次電池のデジタル印刷製造の概念図
リコーは2019年1月29日、インクジェット技術を用いてリチウムイオン二次電池を自由な形状で製造する技術を開発したと発表した。
従来の電池電極は、セラミックスなどの電極材料を混ぜ込んだ高粘度のペーストをスリットから押し出して塗布し、その後、必要な大きさや長さに加工して製造する。多様な形状や性能の二次電池を製造するためには、形状や性能に応じた複数の製造ラインを持つか、時間がかかる製造プロセスの組み換え生産が必要となる。また、電極を切り出す際に、電極以外の部分に塗布された電極材料は廃棄され無駄になってしまう。
そこでリコーは、プリンティング領域で培ってきた材料技術とインクジェット技術を生かしたセラミックスの微粒化および独自分散技術を用いて、インクジェットヘッドから吐出できる低粘度かつ高濃度の電極材料インクを製造。リチウムイオン二次電池に用いられているほとんどの種類の電極材料のインク化に成功した。
電池の多品種生産プロセスの比較
また、電池内で電極の短絡を防ぐ部材であるセパレーターをインクジェットで形成できる技術も同時に開発。これらの電池部材をデジタルデータに従ってインクジェットヘッドから吐出することで、さまざまな形状の電池の製造が可能となった。
これにより、従来よりもプロセスが簡易になり、多品種生産のために複数の製造ラインを持つ必要が無くなる。加えて、必要な部分にのみ電極材料を印刷するため、破棄する電極材料も削減できる。
さらに、形状の自由な二次電池の製造が可能になったことで、デザインや性能の多様化が予想されるIoTデバイスやウェアラブルデバイス向けの電池製造に柔軟に対応可能となった。
IoTデバイスやウェアラブルデバイスに実装した活用イメージ
リコーは2019年度から、電池メーカーに向けて、同技術を用いて製造した電池部材の提供や、同技術によるデジタル製造の提案を開始する。将来的には、デバイス上に二次電池を直接印刷する実装技術の開発を目指すという。
