電池のエネルギー貯蔵機能におけるプラスチックの重要性

電池の電極は、短絡を避けるために互いに絶縁されていなければならない。この目的のために、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）やポリエチレン（PE）などのポリマーでできたコーティングがよく使用される。これらの材料は電気絶縁性があり、電解液などによる腐食から電極を保護する高い耐薬品性を備えています。

バインダーは、活物質（金属酸化物やグラファイトなど）を電極内に保持し、サイクル中の完全性と安定性を確保するのに役立ちます。リチウムイオンバッテリーや燃料電池では、電極との密着性が高く、高温下でも高い機械的強度を持つPVDFがよく使用される。燃料電池では、摩擦係数の低さからポリテトラフルオロエチレン（PTFE）やポリフェニレンオキシド（PPO）も使用される。レドックスフロー電池では、良好な接着性だけでなく電極の安定化にも寄与するポリアクリロニトリル（PAN）が採用されている。

セパレーターとは、短絡を防ぐために電池の電極間に配置されるフィルムや膜のことである。電解液は流れるが電子は通さないため、イオンの透過性が高くなければならない。この目的には、ポリプロピレン（PP）やポリエチレン（PE）の押出プラスチックフィルムがよく使われ、高い機械的強度と良好な絶縁性を持ちながら、電子に対しては効果的な絶縁性を発揮する。乾式法では、合成繊維でできた不織布にPVDFを塗布し、高温で加圧しながら溶融圧着する。ドライプロセスに加えて、ポリスルホン（PS）が登場するのは、プラスチック不織布に溶液を塗布するウェットプロセスである。ウェットプロセスでは、気孔率が高く、気孔のサイズと分布が均一なセパレーターが得られる。また、乾式法で製造されたセパレーターよりも薄いが、硬さは劣る。

電池の筐体には、機械的安定性と、電極と電解液を保護する電気絶縁性が求められます。アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）やポリカーボネート（PC）のようなプラスチックは、高い強度と耐衝撃性を持ち、環境の影響や電界による損傷から電池を保護するため、ここでしばしば採用されます。

燃料電池では、パーフルオロアイオノマーがプロトン交換膜（PEM）として応用されている。これらのプラスチックは、高いプロトン伝導性と優れた化学的・熱的安定性を特徴としており、燃料電池での使用に適している。PEMは、酸素と水素の輸送を可能にする高いガス透過性を持たなければならない。レドックスフロー電池では、ポリスルホンやポリ塩化ビニル（PVC）製のイオン交換膜が採用される。これらのプラスチックはイオン交換容量が大きく、化学的安定性が高いため、腐食性の強い電解液での使用に適している。膜はまた、電池内の流体の流れに耐える高い機械的強度を持たなければならない。両方の用途における膜の大きな違いは、その機能性である。燃料電池では、電解質膜として陽極と陰極を分離し、電流を流すためのプロトンの流れを可能にする。レドックスフロー電池では、イオン交換膜が電解質溶液を分離し、2つの電極間のイオンフローを可能にする。