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全固体锂电池与太阳能电池一体化研究

导读: 锂离子充电电池及锂聚合物充电电池的固体化趋势不断增强。其中,已有厂商开始销售产品。固体化之后由于产品具备前所未有的特点,因此有望开辟新的用途。

  锂离子充电电池及锂聚合物充电电池的固体化趋势不断增强。其中,已有厂商开始销售产品。固体化之后由于产品具备前所未有的特点,因此有望开辟新的用途。

  全固体锂离子或聚合物充电电池采用固体材料作为电池的电解质。由于完全不使用电解液,因此不会发生漏液现象,大幅降低了着火及爆炸的可能性。另外大多数产品还具备膜厚仅数μ~100μm(不包括底板)、重量轻以及底板可弯曲的特点。但同时也存在功率密度小以及工作温度范围窄的课题。

这些课题最近得到大幅改善,有多项技术已进入实用化阶段。比如,韩国GS Caltex公司制造出了超薄、邮票大小的锂离子充电电池,并已开始在日本等地进行样品供货。虽然容量本身只有0.5mAh,但体积能量密度超过800Wh/L,比普通锂离子充电电池高2成以上。充电率较高,最大达到50C。

  关键是经验与诀窍

  GS Caltex的电池制造装置及制造经验都是爱发科(ULVAC)提供的。爱发科提供的“是普通的溅射用制造装置,除了正负电极之外,还可制造电解质层。而且还有望大幅扩大面积”。不过,这样的电池并不是谁都能制造出来的,“高温处理时的温度管理等制造经验与诀窍是性能提高的关键”。

  吉奥马科技(GEOMATEC)和岩手大学也开发出了利用溅射实现正负电极以及电解质层层叠的全固体锂离子充电电池。但特点与GS Caltex的电池不同。比如,“无需高温处理工序,底板可使用树脂薄膜”。不过,容量只有0.1mAh左右。原因是“负极未使用锂,因此端子电压较低”。

  期望用于大面积器件

  上述两项开发案例利用的是半导体制造技术。而出光兴产及三重县产业支援中心等却选择不同于半导体的制造工艺,力争大幅降低成本。但是,两个技术阵营都需要在实用化方面付出更大的努力。

  出光兴产数年前就在开发用于固体电解质的粉末状“硫化物类锂盐”(出光兴产)的全固体锂离子充电电池。最近的进展主要有两点:①尺寸从名片大小加大到了A6大小,②省去了以前输出功率时所需要的数kgf/cm2压力。不过,目前还存在弯曲性和电解质均一性的课题,需要进一步改进制造工艺。
 

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