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积水化学将涉足电池 刷新锂电池和太阳能电池制造方式

导读: 积水化学工业在2013年12月3日召开的新闻发布会上宣布,将涉足锂离子充电电池和染料敏化太阳能电池业务。利用在高功能薄膜材料领域积累的技术,可大幅提高充电电池和太阳能电池的单元生产效率。由此,积水化学不但提供自己擅长的材料,还将直接参与电池单元的制造。

作者:狩集

  “打算以单元的形式开展锂离子充电电池和染料敏化太阳能电池业务”(积水化学工业常务执行董事、研发中心所长上之山智史)。

  积水化学工业在2013年12月3日召开的新闻发布会上宣布,将涉足锂离子充电电池和染料敏化太阳能电池业务。利用在高功能薄膜材料领域积累的技术,可大幅提高充电电池和太阳能电池的单元生产效率。由此,积水化学不但提供自己擅长的材料,还将直接参与电池单元的制造。

  锂离子充电电池计划从2014年夏开始样品供货,2015年度全面上市。染料敏化太阳能电池也打算在2015年推向市场。

  容量扩大3倍,同时提高安全性

  积水化学打算涉足的锂离子充电电池是容量约为目前3倍的层压型单元(图1)注1)。该公司在新闻发布会上展示了容量约为40Ah的大型层压型单元。能量密度方面,以电压为3.7V,容量为2.9Ah的层压型单元为例,单位体积的能量密度达到900Wh/L,单位重量达到340Wh/kg。

  注1)此次的工艺技术是新能源产业技术综合开发机构(NEDO)实施的“锂离子电池应用及实用化尖端技术开发业务”的研究成果。

  图1:可利用涂布工序制造的电池

  积水化学开发出了可利用涂布工序制造的锂离子充电电池(a)。试制的层压型单元实现了900Wh/L的能量密度。(图(b)由《日经电子》根据积水化学的资料制作)

  为增加容量,电池的负极采用硅类材料。积水化学独自开发出了在硅和硅氧化物中加入导电用碳材料的负极材料。硅类负极材料在充放电时会大幅膨胀和收缩,难以长寿命化。据积水化学介绍,通过把能量密度限制在提高3倍左右,提高了充放电循环特性注2)。该公司没有介绍具体的充放电循环特性,不过该公司表示,在消费类产品用途可以放心使用。

  注2)采用硅的话,负极容量可以比原来提高约10倍,采用硅氧化物SiO可以提高约5倍。

  积水化学计划把该公司的锂离子充电电池用于车载用途,今后预定向汽车厂商供货样品进行评测。另外,正极材料采用Li(Ni-Mn-Co)O2,即三元系材料。

  除负极材料外,另一个比较有特点的是,为提高生产效率和安全性,开发出提高了离子导电度的凝胶电解质。在室温下实现了比以往的凝胶电解质高一位数的10-3S/cm级离子导电度。

  通过采用凝胶电解质而非有机电解液,消除了液体泄漏的情况,安全性得到提高。而且,原来的有机电解液在制造电池单元时,需要在真空状态下注入液体,而凝胶电解质只需在电极板上涂布即可。由此,电池单元全部可以通过连续处理制造,生产效率可提高至原工序的10倍。通过提高生产效率,预计还有望比原产品大幅降低成本。

  除此之外,由于可制成大面积的薄型柔性电池,因此还能设置在此前无法放进电池的场所。

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