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電性能，通過(guò)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(zhù)地增強了電池的安全性能

（2）通過(guò)利用高容量硅負電極材料極大地提高了電池容量

（3）通過(guò)利用高性能凝膠型電解質(zhì)涂層工藝極大地增強了生產(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 )導致鋰離子的導電性能大幅降低。此次，積水化學(xué)通過(guò)利用自身的原材料技術(shù)開(kāi)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(zhù)提高鋰離子的導電性能。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，從而極大地增強了鋰離子電池的生產(chǎn)效率，使其生產(chǎn)效率提高為原來(lái)的10倍。

另外，通過(guò)進(jìn)一步采用高容量硅負電極材料，全新鋰離子電池不僅電池容量顯著(zhù)提高，生產(chǎn)效率大幅提升，其外觀(guān)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(guān)纖薄，因此其占用空間進(jìn)一步縮小為原來(lái)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，因此可應用于汽車(chē)、房屋、家電等多個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)中。

在該項研究課題中，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機構的鋰離子電池應用以及商業(yè)用途先進(jìn)技術(shù)研究項目也參與到了結果研究中。

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

該項研究成果預定將于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。

項目研究背景

自1973年日本石油危機到2011年財政年以來(lái)，日本的能源消耗需求在不斷地增長(cháng)。雖然日本工業(yè)部的節能減排工作降低了10%的能源消耗，但是居民生活電器以及公共服務(wù)設施數量增長(cháng)了約240%。在交通運輸方面，車(chē)輛數量增長(cháng)約190%。（該數據來(lái)源于日本自然資源與能源管理局2013年能源白皮書(shū)）

考慮到近年來(lái)的全球變暖以及能源問(wèn)題，有必要重新審視節能減排力度以及加強對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、蓄電池系統以及電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)得到了廣泛的應用。在蓄電池系統和電動(dòng)汽車(chē)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(guò)程

積水化學(xué)表示其一直致力于成為保護環(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)非常重視對新能源材料、設備以及電池材料、生產(chǎn)工藝的研發(fā)工作，其目的是為了更好地解決當前鋰離子電池重量、體積、安全性和容量的問(wèn)題

自2012年財政年以來(lái)，積水化學(xué)一直在對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(guò)不懈的努力，其在高導電效率的鋰離子電池材料研究和對現有工藝無(wú)法實(shí)現的大面積長(cháng)條形鋰離子電池的研究中已經(jīng)取得了非常顯著(zhù)的成績(jì)。

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極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)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(guò)電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(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(lèi)碳材料負極組成，其通常采用的電解質(zhì)是液態(tài)的。

液態(tài)電解質(zhì)對于鋰離子電池來(lái)說(shuō)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(guò)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)采用了全新的有機高分子電解質(zhì)材料，其導電性能因此而得到了大幅的提升。同時(shí)，積水化學(xué)通過(guò)利用連續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(guò)利用高容量硅負電極材料，極大地提高了電池容量，電池容量可達900瓦小時(shí)/升。

該大容量薄膜型鋰離子電池外觀(guān)尺寸更加纖薄、柔軟、可變形，其覆蓋面積更大，可以根據產(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，因此可應用于汽車(chē)、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(guān)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?jì)H為以往產(chǎn)品的三分之一；節省空間：體積小可以有效地節省利用空間；可變設計：其可變形能力強可以根據產(chǎn)品功能而任意設計電池形狀以獲得更大的空間利用率。）

未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展

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