鋰電池之后的新電池——鋰-空氣電池

鋰電池之后的新電池——鋰-空氣電池專家預測，一種名為FSI（FluoroSulfonylImide）的負離子有望成為替代TFSI的物質(zhì)。這種物質(zhì)與TFSI不同，左右兩側(cè)帶有的并非是CF3，而是F。F比CF3小，因此減小了整體大小。如上所述，離子小的話，電荷密度就會變大，容易形成結晶，但這種程度大小的離子，越小粘性就越容易降低，效果就越好。原因是離子液體是通過離子抵抗液體本身的粘性進行運動來推動電荷的。

上面一直在說負離子，其實正離子也有多種選擇。比如，可以使用名為EMI（1-ethyl-3-methylimidazolium）的物質(zhì)。在融點方面，使用TFSI的鹽為-18℃，使用FSI的鹽為-12.9℃，實際應用時沒有大的差別。而25℃下的粘性不同，F(xiàn)SI從32.6mpa·s降至17.9mpa·s，降低了約一半。而且，F(xiàn)SI用于電解質(zhì)時，體現(xiàn)性能的離子導電率也從9.1mS/cm升至16.5mS/cm，提高了近一倍。這些指標雖然不及目前普遍使用的有機溶媒，但與有機溶媒屬同一級別。這樣，F(xiàn)SI便有望應用到電池上。

在實際對試制電池進行實驗后，得到了未曾預料到的結果：FSI與TFSI不同，不會損傷負極。而TFSI存在用于電池時會損傷負極的嚴重問題。而且原因不明。

雖然目前尚未到評價性能的階段，但從不會腐蝕負極這一點來說，至少工作性能已得到基本證實。由于“富有潛力”（關西大學的石川），因此性能今后還將不斷提高。

實現(xiàn)全固體電池的粒子包覆技術

棄用有機溶媒的第二途徑就是全固體電池。正極、負極原本就是固體，接下來只需將電解質(zhì)變成固體即可。大阪府大學一直在研究使用硫化物類電解質(zhì)的全固體電池。比如，加熱Li2S-p2S5類玻璃進行結晶化后的電池，其室溫下的導電率達到了10-3S/cm以上。已經(jīng)達到與目前使用的液體電解質(zhì)相同的水平。而且，導電率還有可能進一步提高，有望成為達成“7倍”這一目標的“黑馬”。

大阪府大學于09年4月與豐田共同發(fā)表了用于全固體電池的粒子包覆技術。全固體鋰充電電池有薄膜型和堆積型。要想在汽車上使用，容量是決定性因素，因此大阪府大學對能夠提高容量的堆積型展開了大力開發(fā)。具體做法是將負極活性物質(zhì)、正極活性物質(zhì)及固體電解質(zhì)三樣分別制成粒子，按照濃淡層次法逐漸改變混合比例，進行摻合、重疊。

該方法的難點在于粒界的接觸阻力。這種情況下，如果中央的電解質(zhì)為液體，便可利用“濡濕”現(xiàn)象來確保固體與液體的接觸。而固體之間不同，微觀來看只有一點接觸。對此，業(yè)內(nèi)一直采取施加壓力，使粒子發(fā)生細微變形，以此來增加接觸面積的開發(fā)思路。

大阪府大學卻選擇了另一方向作為突破口，通過用固體電解質(zhì)薄膜包覆電極活性物質(zhì)微粒子的表面，來降低接觸阻力。電極活性物質(zhì)采用LiCoO2（鈷酸鋰），固體電解質(zhì)采用Li2S-p2S5類材料，粒子包覆采用pLD（脈沖激光燒蝕沉積）法。

pLD是薄膜沉積方法之一。就是用激光轟擊靶材，使靶材濺射出來的物質(zhì)在底板上形成薄膜。這里的做法是，在上面設置靶材，在下面設置底板。一邊振動底板，讓LiCoO2粒子流動，一邊使固體電解質(zhì)沉積于粒子表面，形成薄膜。用該粒子制造全固體單元時，與利用未經(jīng)包覆的粒子制造時相比，單元的容量更大。粒子包覆的有效性得到證實，使全固體電池向?qū)嵱没~進了一大步。