为增加容量,电池的负极采用硅类材料。积水化学独自开发出了在硅和硅氧化物中加入导电用碳材料的负极材料。硅类负极材料在充放电时会大幅膨胀和收缩,难以长寿命化。据积水化学介绍,通过把能量密度限制在提高3倍左右,提高了充放电循环特性注2)。该公司没有介绍具体的充放电循环特性,不过该公司表示,在消费类产品用途可以放心使用。
注2)采用硅的话,负极容量可以比原来提高约10倍,采用硅氧化物SiO可以提高约5倍。
积水化学计划把该公司的锂离子充电电池用于车载用途,今后预定向汽车厂商供货样品进行评测。另外,正极材料采用Li(Ni-Mn-Co)O2,即三元系材料。
除负极材料外,另一个比较有特点的是,为提高生产效率和安全性,开发出提高了离子导电度的凝胶电解质。在室温下实现了比以往的凝胶电解质高一位数的10-3S/cm级离子导电度。
通过采用凝胶电解质而非有机电解液,消除了液体泄漏的情况,安全性得到提高。而且,原来的有机电解液在制造电池单元时,需要在真空状态下注入液体,而凝胶电解质只需在电极板上涂布即可。由此,电池单元全部可以通过连续处理制造,生产效率可提高至原工序的10倍。通过提高生产效率,预计还有望比原产品大幅降低成本。
除此之外,由于可制成大面积的薄型柔性电池,因此还能设置在此前无法放进电池的场所。
可利用通用薄膜
染料敏化太阳能电池方面,无需高温烧结,只在室温下就能制造薄膜型色素增感电池(图2)。色素增感电池是在TiO2等氧化物半导体层吸附色素,作为光电转换层利用的有机太阳能电池之一。此次利用产业技术综合研究所开发的陶瓷成膜技术“气溶胶沉积(AD)法*”,在室温下形成了TiO2多孔膜,确认了作为色素增感电池的发电性能注3)。
图2
积水化学开发出了可在室温下制造的染料敏化太阳能电池(a)。在薄膜基板上制作时也实现了8%的转换效率(b)。(图(b)由《日经电子》根据积水化学的资料制作)
*气溶胶沉积(AD)法=产业技术综合研究所开发的陶瓷成膜法,利用高速喷涂陶瓷微颗粒物时的冲击能量成膜的技术。
注3)此次的开发是科学技术振兴机构(JST)·A-STEP助成及产综研先进涂布技术平台研究班活动的一环。
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