日立開發(fā)使鋰電池能量密度翻倍的技術(shù)，有望使EV續(xù)航翻倍

日立制作所開發(fā)出了可使鋰離子二次電池(LIB)的能量密度提高1倍以上的技術(shù)。通過使正極厚度達(dá)到原來的2倍等手段，30Ah級電池單元實現(xiàn)了335Wh/kg的能量密度。這項技術(shù)有望使純電動汽車(EV)充電一次可行駛的距離延長1倍。

此次開發(fā)的是正極使用鎳類材料、負(fù)極使用硅(Si)類材料的LIB。通過對正極實施壓膜化處理來增加鋰離子量，從而實現(xiàn)高能量密度。不過，只進(jìn)行壓膜處理會導(dǎo)致活性物質(zhì)分布不均，造成鋰離子移動不充分。因此，日立制作所利用掃描型電子顯微鏡來觀察電極切片，根據(jù)觀察到的信息使電極三維結(jié)構(gòu)可視化，從而開發(fā)出了可使活性物質(zhì)、粘合劑及空隙等均勻分布的膜成型技術(shù)。另外，為了抑制高電壓化處理時電解液導(dǎo)致的分解，還用氧化物皮膜包覆正極材料的粒子，延長了其壽命。

為了在負(fù)極采用硅類材料，日立此次新開發(fā)了高強(qiáng)度粘合劑，可實現(xiàn)形成了導(dǎo)電性皮膜的硅類材料的粒子之間的強(qiáng)力結(jié)合。這樣一來，作為 LIB的負(fù)極材料，硅材料有望實現(xiàn)與普通碳材料相同的壽命。硅類材料雖然鋰離子吸附量較多，但這也帶來了體積膨脹較大、材料容易從負(fù)極剝離的難題。

此次日立通過上述手段，使電池單元的能量密度達(dá)到了335Wh/kg，是該公司以往產(chǎn)品的2.6倍，而且輸出功率密度也達(dá)到了1600W/Kg。以電池單元重量為150kg、電耗為114Wh/km來推算，與以往產(chǎn)品相比，這種新型電池可使EV續(xù)航里程增長1倍。

目前這種電池存在的問題是充放電循環(huán)壽命。目前的壽命為最多50次循環(huán)，與采用碳材料負(fù)極的LIB相同，但要配備到EV上，壽命必須要達(dá)到3000次循環(huán)。今后日立將繼續(xù)推進(jìn)技術(shù)開發(fā)，以延長壽命、提高穩(wěn)定性和安全性，目標(biāo)是2020年是該技術(shù)投入實用。

此次的研究是日本新能源及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)助成事業(yè)“鋰離子電池應(yīng)用及實用化尖端技術(shù)開發(fā)事業(yè)”的一環(huán)。研究成果將在2014年11月19日于京都開幕的“第55屆電池研討會”(日本電氣化學(xué)會電池技術(shù)委員會主辦)上發(fā)表。(記者：吉田 勝，《日經(jīng)制造》)