近日，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(jí)電池單元實(shí)現(xiàn)了335Wh/kg的能量密度。這項(xiàng)技術(shù)有望使純電動(dòng)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(duì)正極實(shí)施壓膜化處理來增加鋰離子量，從而實(shí)現(xiàn)高能量密度。不過，只進(jìn)行壓膜處理會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)分布不均，造成鋰離子移動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)用。
