京瓷株式會(huì)社(KyoceraCorp)將于近期開(kāi)始批量生產(chǎn)一種新型鋰離子電池，這種電池原則上不會(huì)造成任何事故，預(yù)計(jì)2020年將開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)。

此前，媒體報(bào)道稱(chēng)，位于美國(guó)馬薩諸塞州的半固態(tài)電池研發(fā)公司24M公司與日本京瓷達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議，24M公司研發(fā)的鋰電池將用于京瓷公司儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)線進(jìn)行試驗(yàn)。

京瓷公司總部位于日本京都，原本主營(yíng)陶瓷產(chǎn)品以及高科技產(chǎn)品(其中包括太陽(yáng)能產(chǎn)品)。京瓷公司正在建設(shè)針對(duì)住宅太陽(yáng)能+儲(chǔ)能市場(chǎng)的電池廠，位于日本西部的大阪，預(yù)計(jì)2019年內(nèi)設(shè)立試制生產(chǎn)線，最快將在2020年度內(nèi)開(kāi)始量產(chǎn)電池。

京瓷公司高級(jí)執(zhí)行官M(fèi)asahiroInagaki表示，“我們認(rèn)為，24M公司開(kāi)發(fā)的半固態(tài)電池技術(shù)是鋰離子電池制造的新興標(biāo)準(zhǔn)。而高效經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)鋰離子電池，可以我們擴(kuò)大在日本住宅太陽(yáng)能+儲(chǔ)能市場(chǎng)的銷(xiāo)售規(guī)模。

京瓷表示，與現(xiàn)有的鋰電池相比，這種新型鋰電池可以降低約40%的材料成本，并將制造過(guò)程縮短至三分之一。與全固態(tài)電池相比，它的技術(shù)問(wèn)題較少，實(shí)現(xiàn)了高安全性和高密度，正受到人們的關(guān)注。在此之前，新電池可以提前開(kāi)始批量生產(chǎn)。

對(duì)于這種新型電池，京瓷采用了一種全新的漿料組成，它由一個(gè)電極和一個(gè)集電極(通常是金屬片)組成。現(xiàn)有的漿料包括：

(1)活性物質(zhì)(吸收和排放鋰離子，有助于儲(chǔ)存能量)，

(2)使?jié){料更容易附著在金屬箔上的粘合劑(粘合劑)，

(3)使?jié){料更容易應(yīng)用的溶劑等。

另一方面，新電池不需要粘合劑和溶劑。現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝要求將粘結(jié)劑或溶劑液化后的漿液涂在金屬箔上，然后進(jìn)行干燥處理，漿液體積減小，漿液不能厚厚涂敷。新型鋰離子電池由于不使用粘結(jié)劑，可以使?jié){料涂得更厚，從而消除了干燥過(guò)程。

根據(jù)電池研發(fā)商24MTechnologies公司表示(24MTechnologies是一家半固態(tài)電池研發(fā)商。該公司目前致力于研發(fā)半固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)和生產(chǎn)。)，其技術(shù)是新電池的電極厚度可以300-500μm,這是現(xiàn)有的電池電極(60-110μm)大約五倍。

如果新電池采用與現(xiàn)有電池相同數(shù)量的活性材料，就有可能減少金屬箔的數(shù)量，從而降低材料成本，提高能量密度。與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，該部件的能量密度高出三到四倍。

24M的電極含有電解質(zhì)，具有粘性。針對(duì)這種粘性電極，該公司將這種新型電池稱(chēng)為“粘土型”電池。

通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)提高安全性、可靠性

新的電池特性

(1)提高安全性和可靠性的設(shè)計(jì)改進(jìn)；

(2)能夠?qū)⑷萘棵芏忍岣叩浆F(xiàn)有電池?zé)o法實(shí)現(xiàn)的水平的技術(shù)特性。

(3)它能夠以低成本回收稀有材料而不分解它們。

首先，為了確保高安全性和高可靠性，京瓷防止了生產(chǎn)過(guò)程的變化造成缺陷。在現(xiàn)有鋰離子電池的情況下，電解液和隔膜夾在電極之間，構(gòu)成電池。

之前的生產(chǎn)當(dāng)中，用于構(gòu)成電池的金屬粉末在切割焊接時(shí)產(chǎn)生進(jìn)入電池的金屬粉末，或由于電極位移導(dǎo)致正負(fù)電極之間短路，引起火災(zāi)事故。

這種新電池不需要切割金屬，因?yàn)樗褂玫氖侵耙呀?jīng)加工過(guò)的金屬箔。該電池的外部端子焊接是在使用塑料薄膜和袋處理密封單個(gè)電池后進(jìn)行的。因此，焊接時(shí)產(chǎn)生的金屬件不能進(jìn)入電池。同時(shí)，許多單元在密封單元后被組合成一個(gè)模塊。因此，在加工模塊的金屬外殼時(shí)產(chǎn)生的金屬件也不進(jìn)入電池。

如果一個(gè)小的單位發(fā)生短路，它會(huì)被袋狀材料絕緣，不會(huì)影響其他細(xì)胞。據(jù)京瓷公司介紹，電極通過(guò)袋式加工與分離器固定在一起，幾乎不會(huì)移位。

更多的材料選擇可能實(shí)現(xiàn)500Wh/kg的產(chǎn)能密度

新電池具有提高容量密度的潛力，因?yàn)樗軌驈谋痊F(xiàn)有電池更多的選項(xiàng)中選擇電解質(zhì)和活性材料。

電解質(zhì)方面，通過(guò)在正極和負(fù)極之間放置固體電解質(zhì)，可以為正極和負(fù)極的每一種活性材料選擇合適的電解質(zhì)。

在現(xiàn)有的鋰離子電池中，電解液被注入，以填充正極和負(fù)極之間的空間。因?yàn)閮煞N電極都使用相同的電解質(zhì)，所以不可能使用，例如，一種對(duì)正極極好但對(duì)負(fù)極產(chǎn)生副作用的材料。

另一方面，例如，對(duì)于新電池，可以使用只適合于負(fù)極的醚基材料和只適合于正極的氟基材料。

新電池不使用粘合劑作為電解質(zhì)。因此，有可能使用一種活性材料，在高電位下實(shí)現(xiàn)高能量密度，從而引發(fā)與粘結(jié)劑的反應(yīng)。

此外，24MTechnologies公司將應(yīng)用以下技術(shù):

(1)用高純度硅(Si)作為負(fù)極的方法，以提高未來(lái)的容量

(2)用過(guò)量的鋰浸漬電池，以應(yīng)對(duì)鋰離子數(shù)量因長(zhǎng)期使用而減少的現(xiàn)象。

無(wú)損耗物料回收

這種新電池的材料很容易回收。由于其漿料不含粘結(jié)劑，所以漿料可以很容易地從金屬箔中分離出來(lái)，并作為生產(chǎn)過(guò)程中使用的原材料進(jìn)行回收。

在現(xiàn)有的鋰離子電池中，干漿液很難從金屬箔中分離出來(lái)，有必要將其分離成鋰等。

在許多情況下，活性材料中的鋰離子在使用后會(huì)減少。因此，24MTechnologies公司正在開(kāi)發(fā)一種在回收時(shí)添加鋰離子的方法。