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積水化學(xué)工業(yè)將涉足電池業(yè)務(wù),刷新鋰電池和太陽能電池制造方式

   2013-12-25 日經(jīng)BP社13280
核心提示: 打算以單元的形式開展鋰離子充電電池和染料敏化太陽能電池業(yè)務(wù)(積水化學(xué)工業(yè)常務(wù)執(zhí)行董事、研發(fā)中心所長(zhǎng)上之山智史)。積水化學(xué)
       “打算以單元的形式開展鋰離子充電電池和染料敏化太陽能電池業(yè)務(wù)”(積水化學(xué)工業(yè)常務(wù)執(zhí)行董事、研發(fā)中心所長(zhǎng)上之山智史)。 

       積水化學(xué)工業(yè)在2013年12月3日召開的新聞發(fā)布會(huì)上宣布,將涉足鋰離子充電電池和染料敏化太陽能電池業(yè)務(wù)。利用在高功能薄膜材料領(lǐng)域積累的技術(shù),可大幅提高充電電池和太陽能電池的單元生產(chǎn)效率。由此,積水化學(xué)不但提供自己擅長(zhǎng)的材料,還將直接參與電池單元的制造。 

       鋰離子充電電池計(jì)劃從2014年夏開始樣品供貨,2015年度全面上市。染料敏化太陽能電池也打算在2015年推向市場(chǎng)。 

容量擴(kuò)大3倍,同時(shí)提高安全性 

       積水化學(xué)打算涉足的鋰離子充電電池是容量約為目前3倍的層壓型單元(圖1)注1)。該公司在新聞發(fā)布會(huì)上展示了容量約為40Ah的大型層壓型單元。能量密度方面,以電壓為3.7V,容量為2.9Ah的層壓型單元為例,單位體積的能量密度達(dá)到900Wh/L,單位重量達(dá)到340Wh/kg。 

注1)此次的工藝技術(shù)是新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)實(shí)施的“鋰離子電池應(yīng)用及實(shí)用化尖端技術(shù)開發(fā)業(yè)務(wù)”的研究成果。 

圖1:可利用涂布工序制造的電池
積水化學(xué)開發(fā)出了可利用涂布工序制造的鋰離子充電電池(a)。試制的層壓型單元實(shí)現(xiàn)了900Wh/L的能量密度。(圖(b)由《日經(jīng)電子》根據(jù)積水化學(xué)的資料制作)

       為增加容量,電池的負(fù)極采用硅類材料。積水化學(xué)獨(dú)自開發(fā)出了在硅和硅氧化物中加入導(dǎo)電用碳材料的負(fù)極材料。硅類負(fù)極材料在充放電時(shí)會(huì)大幅膨脹和收縮,難以長(zhǎng)壽命化。據(jù)積水化學(xué)介紹,通過把能量密度限制在提高3倍左右,提高了充放電循環(huán)特性注2)。該公司沒有介紹具體的充放電循環(huán)特性,不過該公司表示,在消費(fèi)類產(chǎn)品用途可以放心使用。 

注2)采用硅的話,負(fù)極容量可以比原來提高約10倍,采用硅氧化物SiO可以提高約5倍。 

       積水化學(xué)計(jì)劃把該公司的鋰離子充電電池用于車載用途,今后預(yù)定向汽車廠商供貨樣品進(jìn)行評(píng)測(cè)。另外,正極材料采用Li(Ni-Mn-Co)O2,即三元系材料。
 

       除負(fù)極材料外,另一個(gè)比較有特點(diǎn)的是,為提高生產(chǎn)效率和安全性,開發(fā)出提高了離子導(dǎo)電度的凝膠電解質(zhì)。在室溫下實(shí)現(xiàn)了比以往的凝膠電解質(zhì)高一位數(shù)的10-3S/cm級(jí)離子導(dǎo)電度。 

       通過采用凝膠電解質(zhì)而非有機(jī)電解液,消除了液體泄漏的情況,安全性得到提高。而且,原來的有機(jī)電解液在制造電池單元時(shí),需要在真空狀態(tài)下注入液體,而凝膠電解質(zhì)只需在電極板上涂布即可。由此,電池單元全部可以通過連續(xù)處理制造,生產(chǎn)效率可提高至原工序的10倍。通過提高生產(chǎn)效率,預(yù)計(jì)還有望比原產(chǎn)品大幅降低成本。 

       除此之外,由于可制成大面積的薄型柔性電池,因此還能設(shè)置在此前無法放進(jìn)電池的場(chǎng)所。 

可利用通用薄膜 
 
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