リチウムイオン電池負極産業は現在黒鉛が主流であり、人造黒鉛が市場シェアの約65％、天然黒鉛が約35％を占めています。シリコンベースの負極は、2035 年までに約 20% に上昇すると予想されています。技術的なルートに関係なく、ピッチ コーティングは、負極材料の表面工学における中心的な役割を果たしています。黒鉛粒子表面のピッチの炭化によって形成される非晶質炭素シェルは、黒鉛コアを電解液から隔離し、均一で緻密なSEI膜の形成を導きます。これは、最初の効率、サイクル寿命、およびレート性能が基準を満たすかどうかの決定的な要素です。次世代のシリコン - カーボン複合負極は、シリコンの体積膨張を軽減するためにピッチに依存しています。ナトリウムイオン電池用に出現したハードカーボン負極は、ピッチをコーティングから主前駆体にアップグレードします。
AYD RefineU シリーズはエチレンタールを原料とし、年間25,000トンの全自動連続ラインで製造します。145–285°Cの5つの軟化点グレードを提供し、固相と液相のコーティングに対応します。低軟化点のPE-150は天然球状黒鉛やナノシリコンへの均一被覆、中高軟化点のPE-200 / 250 / 280は固相コーティングに用います。窒素ドープ、二段安定化、メソフェーズピッチなどを研究し、ハードカーボンやシリコンカーボン緩衝層の共同開発にも対応します。
4つの負極材料ルート × 2つの工程。
負極のルートが異なれば、ピッチのプロセス要件も異なります。固相は大規模生産に適しており、中程度から高い軟化点を必要とします。液相はナノスケールの均一なコーティングを実現でき、低い軟化点を必要とします。次の表は、 RefineU 4 つの主流負極 ルート × 2 つのプロセス パスの下でのシリーズの推奨選択。
残留炭素：PE-200 ≥ 58%、PE-250 ≥ 67%、PE-280 ≥ 73%。各ロットに検査報告書を添付します。
人造黒鉛コーティング
人造黒鉛は石油コークスやニードルコークスを粉砕・整形し、2800–3000°Cで黒鉛化して製造します。ピッチ由来の非晶質炭素層で表面を被覆し、PCなどの電解液溶媒の共挿入や副反応を抑えます。
固相コーティングは動力電池の主流のプロセスです。グラファイトとピッチ粉末を重量比 90:10 ～ 95:5 で混合し、軟化点以上に加熱して液体の浸透を完了させた後、窒素下 800 ～ 1100°C で炭化します。ピッチの主な要件は、混合段階での凝集を避けるために十分に高い軟化点 (200 ～ 280°C)、単位ピッチあたりの硬質炭素シェルの収率を高めるための高い残留炭素値、および硬質粒子による不均一なコーティングを避けるために厳密に制御された QI です。
RefineU PE-200（残留炭素 ≥ 58%）は固相コーティングの代表的な選択肢です。PE-250 / PE-280（≥ 67% / ≥ 73%）は、より高い炭素収率を必要とする設計に用います。被覆均一性が重要な場合は、PE-150による液相コーティングを追加する工程も検討できます。
天然黒鉛コーティング
天然球状黒鉛には表面の細孔、欠陥、活性なエッジがあり、電解液との副反応が初回効率とサイクル寿命に影響します。ピッチコーティングで表面を調整し、均一で安定したSEI形成を支援します。
液相コーティングは、細孔や欠陥のある黒鉛表面への均一被覆を目指す工程です。適切な溶媒でピッチを分散し、黒鉛との混合・溶媒除去後、800–1100°Cで炭化します。軟化点、溶媒との適合性、低QI、低灰分の管理が重要です。
RefineU PE-150（軟化点145–155°C、QI ≤ 0.5%、灰分 ≤ 0.1%）は液相コーティング向けの代表的なグレードです。低軟化点仕様の温度・組成を個別管理し、ロット間の安定性を確保します。kg単位のサンプルで、お客様の溶媒系に合わせた評価に対応します。
シリコンカーボン複合材負極
シリコンは黒鉛に比べて高い理論比容量（4200 mAh/g、黒鉛372 mAh/gの約11倍）を持つ一方、リチウム化時には約300%の体積膨張が課題となります。粒子破砕、電極構造の損傷、SEIの再形成を抑えるため、ナノシリコンと黒鉛・ハードカーボンの複合化や炭素被覆を検討します。
ピッチ由来の炭素層は、体積膨張を緩和する機械的バッファと、シリコン粒子への電気的経路として機能します。被覆層の厚さ、強度、導電性を設計し、粒子の脱落と電極構造の劣化を抑えます。
シリコンカーボンの設計では、固相段階で RefineU PE-280（残留炭素 ≥ 73%）を用いて高炭素収率の主被覆層を形成し、液相段階でPE-150によるナノシリコン表面の精密被覆を検討します。ナノシリコン、SiOx、Si@Cなどとの適合性評価と配合最適化に取り組み、お客様との共同開発に対応します。
ナトリウムイオン電池ハードカーボン負極
ナトリウムイオン電池では、黒鉛とは異なる構造を持つハードカーボンが負極材料として用いられます。非黒鉛化炭素の層間、ナノ細孔、欠陥サイトを活用してナトリウムを貯蔵し、低コスト蓄電などの用途を目指します。
低軟化点ピッチを安定化・架橋し、炭化することで、層間構造とナノ細孔を持つハードカーボンを設計します。ピッチの炭素収率は47–73%で、椰子殻由来原料の約20%に比べて高く、原料コストと量産性の観点から研究対象となっています。
RefineU PE-150をハードカーボン前駆体として評価し、窒素を含む原料を溶融段階で導入する窒素ドープ改質も研究しています。炭化後のsp²ネットワークに窒素を残すことで、ナトリウム貯蔵性能の改善を目指します。大学や負極材料メーカーとの共同開発に対応します。
RefineU 石油系ピッチ
5つの標準グレード（PE-150 / PE-180 / PE-200 / PE-250 / PE-280）で固相・液相コーティングに対応します。エチレンタールを原料とする全自動連続ラインは年間25,000トンの能力を備え、QI ≤ 0.5%、灰分 ≤ 0.1%を管理します。各ロットに検査報告書を添付します。
製品仕様を見るカスタム改質ピッチ
窒素ドープピッチ、カスタマイズされた軟化点 (±5°C 精度)、メソフェーズピッチ研究、低 QI 超低灰特殊プロセス。 TGA、FT-IR、GPC 特性評価機能を備えており、ナトリウムイオン電池ハードカーボン層やシリコンカーボン緩衝層などの次世代材料システムを顧客や大学と共同開発できます。
研究開発を見る負極材料に適したピッチを選定。
負極材料（人造黒鉛、天然黒鉛、シリコンカーボン、ハードカーボン）、目標性能、調達数量をお知らせください。当社の技術チームが軟化点グレード、工程、改質仕様の選定を支援し、kg単位の試作からトン単位の量産供給まで対応します。