積水化學(xué)刷新汽車鋰電池制造方式

“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。 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。

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)會大幅膨脹和收縮，難以長壽命化。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)行評測。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)電池的場所。