成本下降40% 日本京瓷新电池即将大规模生产
发布时间:2019-07-11 13:53:00
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京瓷株式会社(Kyocera Corp)将于近期开始批量生产一种新型锂离子电池,这种电池原则上不会造成任何事故,预计2020年将开始大规模生产。


京瓷表示,与现有的锂电池相比,这种新型锂电池可以降低约40%的材料成本,并将制造过程缩短至三分之一。与全固态电池相比,它的技术问题较少,实现了高安全性和高密度,正受到人们的关注。在此之前,新电池可以提前开始批量生产。


对于这种新型电池,京瓷采用了一种全新的浆料组成,它由一个电极和一个集电极(通常是金属片)组成。现有的浆料包括:


(1) 活性物质(吸收和排放锂离子,有助于储存能量)。

(2) 使浆料更容易附着在金属箔上的粘合剂(粘合剂)。

(3) 使浆料更容易应用的溶剂等。


另一方面,新电池不需要粘合剂和溶剂。现有的生产工艺要求将粘结剂或溶剂液化后的浆液涂在金属箔上,然后进行干燥处理,浆液体积减小,浆液不能厚厚涂敷。新型锂离子电池由于不使用粘结剂,可以使浆料涂得更厚,从而消除了干燥过程。



根据电池研发商24M Technologies公司表示(24M Technologies是一家半固态电池研发商。该公司目前致力于研发半固态锂离子电池的研发和生产。),其技术是新电池的底部,泥浆的厚度可以300 - 500μm,这是大约五倍,现有的电池(60 - 110μm)。


如果新电池采用与现有电池相同数量的活性材料,就有可能减少金属箔的数量,从而降低材料成本,提高能量密度。与现有产品相比,该部件的能量密度高出三到四倍。


24M的泥浆含有电解质,具有粘性。针对这种粘性泥浆,该公司将这种新型电池称为“粘土型”电池。



通过改进设计提高安全性、可靠性


新的电池特性:

(1) 提高安全性和可靠性的设计改进。

(2) 能够将容量密度提高到现有电池无法实现的水平的技术特性。

(3) 它能够以低成本回收稀有材料而不分解它们。


首先,为了确保高安全性和高可靠性,京瓷防止了生产过程的变化造成缺陷。在现有锂离子电池的情况下,电解液和隔膜夹在电极之间,构成电池。


之前的生产当中,用于构成电池的金属粉末在切割焊接时产生进入电池的金属粉末,或由于电极位移导致正负电极之间短路,引起火灾事故。



这种新电池不需要切割金属,因为它使用的是之前已经加工过的金属箔。该电池的外部端子焊接是在使用塑料薄膜和袋处理密封单个电池后进行的。因此,焊接时产生的金属件不能进入电池。同时,许多单元在密封单元后被组合成一个模块。因此,在加工模块的金属外壳时产生的金属件也不进入电池。


如果一个小的单位发生短路,它会被袋状材料绝缘,不会影响其他细胞。据京瓷公司介绍,电极通过袋式加工与分离器固定在一起,几乎不会移位。


更多的材料选择可能实现500Wh/kg的产能密度


新电池具有提高容量密度的潜力,因为它能够从比现有电池更多的选项中选择电解质和活性材料。


电解质方面,通过在正极和负极之间放置固体电解质,可以为正极和负极的每一种活性材料选择合适的电解质。


在现有的锂离子电池中,电解液被注入,以填充正极和负极之间的空间。因为两种电极都使用相同的电解质,所以不可能使用,例如,一种对正极极好但对负极产生副作用的材料。


另一方面,例如,对于新电池,可以使用只适合于负极的醚基材料和只适合于正极的氟基材料。


新电池不使用粘合剂作为电解质。因此,有可能使用一种活性材料,在高电位下实现高能量密度,从而引发与粘结剂的反应。


此外,24M Technologies公司将应用以下技术:

(1) 用高纯度硅(Si)作为负极的方法,以提高未来的容量。

(2) 用过量的锂浸渍电池,以应对锂离子数量因长期使用而减少的现象。



无损耗物料回收


这种新电池的材料很容易回收。由于其浆料不含粘结剂,所以浆料可以很容易地从金属箔中分离出来,并作为生产过程中使用的原材料进行回收。


在现有的锂离子电池中,干浆液很难从金属箔中分离出来,有必要将其分离成锂等。


在许多情况下,活性材料中的锂离子在使用后会减少。因此,24M Technologies公司正在开发一种在回收时添加锂离子的方法。


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