日本新涂层工艺使锂电池容量提升2倍

2013-12-10 18:23:31来源: 互联网

    日前,日本积水化学工业株式会社(Sekisui Chemical,日本积水化学工业株式会社作为一家全球性跨国集团公司,其成立于1947年,如今已成为涉足组装住宅、水环境基础设施、高机能塑料三大事业领域的化学制造大型企业。该公司目前在全球15个国家拥有139家子公司,员工达17000人,销售额大约为660亿元人民币,在中国已有10家公司投入生产运营,产品包括真空采血管和夹层玻璃中间膜、自来水用管道等。积水化学总裁为NaofumiNegishi先生,其研发部经理名为Satoshi Uenoyama)宣布开发出了一种全新的锂离子蓄电池。该全新的锂离子蓄电池与传统电池不同,其外形超薄并且蓄电能力提升2倍。同时其安全性能突出,可顺利通过钉刺、挤压安全测试实验。另外,其生产效率也提高了10倍。

    日本积水化学工业株式会社此次推出的全新的锂离子蓄电池所具有的材料特性以及工艺技术具有以下特点:

    (1)该全新锂离子蓄电池具有非常高的锂离子导电性能,通过利用高性能凝胶型电解质(凝胶型电解质与液态电解质相比,其流动性更低,因此可用于涂层工艺)显著地增强了电池的安全性能

    (2)通过利用高容量硅负电极材料极大地提高了电池容量

    (3)通过利用高性能凝胶型电解质涂层工艺极大地增强了生产效率

    一般的锂离子电池均采用固化液体电解质,该种电解质会导致锂离子的导电性能大幅降低。此次,积水化学通过利用自身的原材料技术开发出了全新高性能凝胶型电解质,该种电解质可以显著提高锂离子的导电性能。同时全新锂离子电池还采用涂层工艺取代了先前的真空灌注工艺,从而极大地增强了锂离子电池的生产效率,使其生产效率提高为原来的10倍。

    另外,通过进一步采用高容量硅负电极材料,全新锂离子电池不仅电池容量显著提高,生产效率大幅提升,其外观也变得更加纤薄、柔软、覆盖面积大。由于该全新锂离子电池外观纤薄,因此其占用空间进一步缩小为原来的三分之一。同时,该全新锂离子电池质地柔软、可塑性强,因此可应用于汽车、房屋、家电等多个领域的市场中。

    在该项研究课题中,日本新能源产业技术综合开发机构的锂离子电池应用以及商业用途先进技术研究项目也参与到了结果研究中。

    积水化学表示,一旦这种全新的锂离子电池成功通过测试,那么未来将会应用到包括混合动力汽车、太阳能房屋等多个领域的市场中。

    该项研究成果预定将于2013年12月12日-14日在东京国际展示场(Tokyo Big Sight)举行的2013环保产品展会(Eco-Products 2013)上展出。

项目研究背景

    自1973年日本石油危机到2011年财政年以来,日本的能源消耗需求在不断地增长。虽然日本工业部的节能减排工作降低了10%的能源消耗,但是居民生活电器以及公共服务设施数量增长了约240%。在交通运输方面,车辆数量增长约190%。(该数据来源于日本自然资源与能源管理局2013年能源白皮书)

    考虑到近年来的全球变暖以及能源问题,有必要重新审视节能减排力度以及加强对可再生能源以及清洁能源的利用率。

    为有效环保的利用可再生能源,大量的能源采集系统、蓄电池系统以及电动汽车和混合动力汽车得到了广泛的应用。在蓄电池系统和电动汽车中均采用锂离子电池,但是锂离子电池的性能仍需要进一步的改进。

研究过程


    积水化学表示其一直致力于成为保护环境的一流企业。而且,其已经推出了自主研发的高性能薄膜型锂离子电池创新环保产品。

    积水化学非常重视对新能源材料、设备以及电池材料、生产工艺的研发工作,其目的是为了更好地解决当前锂离子电池重量、体积、安全性和容量的问题

    自2012年财政年以来,积水化学一直在对大容量薄膜型锂离子电池进行加速研究。到目前为止,积水化学通过不懈的努力,其在高导电效率的锂离子电池材料研究和对现有工艺无法实现的大面积长条形锂离子电池的研究中已经取得了非常显著的成绩。

大容量薄膜型锂离子电池的主要特点

    锂离子电池是一种可充电电池,其主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,锂离子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。富含锂离子的电解质具有导电性能,一般的锂离子电池是由锂金属氧化物正极和石墨类碳材料负极组成,其通常采用的电解质是液态的。

    液态电解质对于锂离子电池来说存在一定的安全隐患。因此,有大量的研究都是研究如何固化锂离子电池电解质的。但是考虑到电池性能和生产效率,液态电解质仍然是锂离子电池最常采用的材料。

    积水化学通过利用全新凝胶型电解质提高了锂离子电池的生产效率,其中该全新凝胶型电解质采用了全新的有机高分子电解质材料,其导电性能因此而得到了大幅的提升。同时,积水化学通过利用连续的涂层工艺取代了之前的真空灌注工艺,大大提高了锂离子电池的安全性。另外,积水化学还通过利用高容量硅负电极材料,极大地提高了电池容量,电池容量可达900瓦小时/升。

    该大容量薄膜型锂离子电池外观尺寸更加纤薄、柔软、可变形,其覆盖面积更大,可以根据产品的最终形状而随意改变。同时,该全新锂离子电池可变形能力强,因此可应用于汽车、房屋、家电等多个领域的市场中。由于该全新锂离子电池外观纤薄,因此其占用空间进一步缩小,仅占原体积三分之一。(大容量薄膜型锂离子电池的特点:重量轻:重量仅为以往产品的三分之一;节省空间:体积小可以有效地节省利用空间;可变设计:其可变形能力强可以根据产品功能而任意设计电池形状以获得更大的空间利用率。)

未来业务发展

    积水化学表示将于2014年夏季开始提供此大容量薄膜型锂离子电池的样件,在完成测试评估后2015年财政年正式面向市场。

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/car/201312/article_18765.html
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