日本新涂層工藝使鋰電池容量提升2倍

日本積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社此次推出的全新的鋰離子蓄電池所具有的材料特性以及工藝技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）該全新鋰離子蓄電池具有非常高的鋰離子導(dǎo)電性能，通過利用高性能凝膠型電解質(zhì)（凝膠型電解質(zhì)與液態(tài)電解質(zhì)相比，其流動(dòng)性更低，因此可用于涂層工藝）顯著地增強(qiáng)了電池的安全性能

（2）通過利用高容量硅負(fù)電極材料極大地提高了電池容量

（3）通過利用高性能凝膠型電解質(zhì)涂層工藝極大地增強(qiáng)了生產(chǎn)效率

一般的鋰離子電池均采用固化液體電解質(zhì)，該種電解質(zhì)會(huì)導(dǎo)致鋰離子的導(dǎo)電性能大幅降低。此次，積水化學(xué)通過利用自身的原材料技術(shù)開發(fā)出了全新高性能凝膠型電解質(zhì)，該種電解質(zhì)可以顯著提高鋰離子的導(dǎo)電性能。同時(shí)全新鋰離子電池還采用涂層工藝取代了先前的真空灌注工藝，從而極大地增強(qiáng)了鋰離子電池的生產(chǎn)效率，使其生產(chǎn)效率提高為原來的10倍。

另外，通過進(jìn)一步采用高容量硅負(fù)電極材料，全新鋰離子電池不僅電池容量顯著提高，生產(chǎn)效率大幅提升，其外觀也變得更加纖薄、柔軟、覆蓋面積大。由于該全新鋰離子電池外觀纖薄，因此其占用空間進(jìn)一步縮小為原來的三分之一。同時(shí)，該全新鋰離子電池質(zhì)地柔軟、可塑性強(qiáng)，因此可應(yīng)用于汽車、房屋、家電等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。

在該項(xiàng)研究課題中，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)的鋰離子電池應(yīng)用以及商業(yè)用途先進(jìn)技術(shù)研究項(xiàng)目也參與到了結(jié)果研究中。

積水化學(xué)表示，一旦這種全新的鋰離子電池成功通過測(cè)試，那么未來將會(huì)應(yīng)用到包括混合動(dòng)力汽車、太陽能房屋等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。

該項(xiàng)研究成果預(yù)定將于2013年12月12日-14日在東京國際展示場(chǎng)（Tokyo Big Sight）舉行的2013環(huán)保產(chǎn)品展會(huì)（Eco-Products 2013）上展出。

項(xiàng)目研究背景

自1973年日本石油危機(jī)到2011年財(cái)政年以來，日本的能源消耗需求在不斷地增長。雖然日本工業(yè)部的節(jié)能減排工作降低了10%的能源消耗，但是居民生活電器以及公共服務(wù)設(shè)施數(shù)量增長了約240%。在交通運(yùn)輸方面，車輛數(shù)量增長約190%。（該數(shù)據(jù)來源于日本自然資源與能源管理局2013年能源白皮書）

考慮到近年來的全球變暖以及能源問題，有必要重新審視節(jié)能減排力度以及加強(qiáng)對(duì)可再生能源以及清潔能源的利用率。

為有效環(huán)保的利用可再生能源，大量的能源采集系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng)以及電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車得到了廣泛的應(yīng)用。在蓄電池系統(tǒng)和電動(dòng)汽車中均采用鋰離子電池，但是鋰離子電池的性能仍需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

研究過程

積水化學(xué)表示其一直致力于成為保護(hù)環(huán)境的一流企業(yè)。而且，其已經(jīng)推出了自主研發(fā)的高性能薄膜型鋰離子電池創(chuàng)新環(huán)保產(chǎn)品。

積水化學(xué)非常重視對(duì)新能源材料、設(shè)備以及電池材料、生產(chǎn)工藝的研發(fā)工作，其目的是為了更好地解決當(dāng)前鋰離子電池重量、體積、安全性和容量的問題

自2012年財(cái)政年以來，積水化學(xué)一直在對(duì)大容量薄膜型鋰離子電池進(jìn)行加速研究。到目前為止，積水化學(xué)通過不懈的努力，其在高導(dǎo)電效率的鋰離子電池材料研究和對(duì)現(xiàn)有工藝無法實(shí)現(xiàn)的大面積長條形鋰離子電池的研究中已經(jīng)取得了非常顯著的成績。

大容量薄膜型鋰離子電池的主要特點(diǎn)

鋰離子電池是一種可充電電池，其主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，鋰離子在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。富含鋰離子的電解質(zhì)具有導(dǎo)電性能，一般的鋰離子電池是由鋰金屬氧化物正極和石墨類碳材料負(fù)極組成，其通常采用的電解質(zhì)是液態(tài)的。

液態(tài)電解質(zhì)對(duì)于鋰離子電池來說存在一定的安全隱患。因此，有大量的研究都是研究如何固化鋰離子電池電解質(zhì)的。但是考慮到電池性能和生產(chǎn)效率，液態(tài)電解質(zhì)仍然是鋰離子電池最常采用的材料。

積水化學(xué)通過利用全新凝膠型電解質(zhì)提高了鋰離子電池的生產(chǎn)效率，其中該全新凝膠型電解質(zhì)采用了全新的有機(jī)高分子電解質(zhì)材料，其導(dǎo)電性能因此而得到了大幅的提升。同時(shí)，積水化學(xué)通過利用連續(xù)的涂層工藝取代了之前的真空灌注工藝，大大提高了鋰離子電池的安全性。另外，積水化學(xué)還通過利用高容量硅負(fù)電極材料，極大地提高了電池容量，電池容量可達(dá)900瓦小時(shí)/升。

該大容量薄膜型鋰離子電池外觀尺寸更加纖薄、柔軟、可變形，其覆蓋面積更大，可以根據(jù)產(chǎn)品的最終形狀而隨意改變。同時(shí)，該全新鋰離子電池可變形能力強(qiáng)，因此可應(yīng)用于汽車、房屋、家電等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。由于該全新鋰離子電池外觀纖薄，因此其占用空間進(jìn)一步縮小，僅占原體積三分之一。（大容量薄膜型鋰離子電池的特點(diǎn)：重量輕：重量僅為以往產(chǎn)品的三分之一；節(jié)省空間：體積小可以有效地節(jié)省利用空間；可變?cè)O(shè)計(jì)：其可變形能力強(qiáng)可以根據(jù)產(chǎn)品功能而任意設(shè)計(jì)電池形狀以獲得更大的空間利用率。）

未來業(yè)務(wù)發(fā)展

積水化學(xué)表示將于2014年夏季開始提供此大容量薄膜型鋰離子電池的樣件，在完成測(cè)試評(píng)估后2015年財(cái)政年正式面向市場(chǎng)。