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日本研究机构提升锂电池能量密度的思路


发布时间:2012-11-10 17:33:51  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

        日本新组建的蓄电池大型研究机构NEDO(日本新能源产业技术综合开发机构)决心重振日本锂电池产业,它的方法是以动力锂电池为方向,以提升锂电池能量密度为突破口,对于后者NEDO有着明确的思路。
        蓄电池的开发就是一个高新材料技术集大成的过程。其中,主要的因素为正极、负极以及负责使离子在两极间移动的电解质这三者。锂离子电池通过使在充电时从正极溶出(脱离)的锂离子经由电解质移动(吸留)到负极一侧,将电能转化成化学能,并储存起来。放电时,反过来使锂离子从负极移动到正极,由此释放电能。
        根据这一特点,NEDO提出了两种提高锂离子电池能量密度的方法。
        1、探索并开发出1个化学式中所含的锂量较多、其中在充放电时从电极脱离变成离子的比例较高的物质。出于这种思路,作为正极材料,钴酸锂及镍酸锂之类被称为层状氧化物的材料等成了主要的研究对象。
        例如,虽然钴酸锂是成为层状氧化物“原型”的代表性正极材料,但电量方面却只能达到理论容量的一半。这是因为,当结晶中的锂变成离子开始脱离时,结晶构造便会崩溃。于是,通过用镍、锰及铝置换钴酸锂中的部分钴等方法,开发能够使结晶保持到理论容量附近的材料便成了焦点。
        2、增大蓄电池内部的电位差,即工作电压。由于层状氧化物存在随着电量提高,电位差也会增大的倾向,因此,在这一点上来看,是一种具有乘积效应的极佳材料。不过,它的不可忽视的缺点是,当内部的电位差达到一定程度,目前使用的液状电解质便会分解。新电解质的开发也势在必行。在开发电极材料的同时,与此前截然不同的固体类电解质等的开发也在取得进展。
        日本机构研究提高能量密度的方法主要是针对动力锂电池及储能电池,因为这种大型电池与用于电子设备的小型电池内部构造完全不同,因此,除非锂电池正负极、电解质等蓄电池核心材料全都实现技术突破,否则能量密度便无法得到提高。
NEDO蓄电技术开发室主任釘野智史认为:“只有克服了错综复杂的多种障碍后,才有可能实现大型化。”这不但是就锂电池能量密度而言,也是指能量密度提高后的综合性能。
 

 
 
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