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日本企業以硅負極材料提升電池容量的方法
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日本企業以硅負極材料提升電池容量的方法
日期:2017-02-14 15:08:07 訪問:次浏覽 作者:admin
與現在通行的用石墨作負極的锂電池生産方法不同,日本锂電池界掀起了提升锂電池容量的高潮,其具體措施就是依靠硅負極。
    GS湯淺公司試制了磷酸鐵锂電池,其中,以碳酸锂爲負極的可以提高電池壽命,以硅爲負極的可以提高電池容量。通過實驗可以證明,與石墨負極相比較,循環使用300次後的電池剩余容量提高了近一倍,由原來的40%提高到約80%。另外,硅負極锂電池的低溫性能良好,也可使電池容量增加。硅負極方面的成功案例,在電動車方面有湯淺锂電池在三菱汽車上的應用,在消費電子領域有日立麥克賽爾的硅納米負極材料。
    硅納米材料的出現是由硅的物理性質決定的,雖然硅可以儲存石墨10倍之多的能量,但其膨脹和收縮時的體積差高達4倍,而且,隨使用次數的增加,電極材料的爐子間以及電極材料與集電體的結合力會變弱,從而影響锂離子電池的性能穩定。
    日本的锂電池研究專家們認爲,這個問題的解決方案理論上是將硅離子間的間距擴大,但如過分擴大,電子和锂離子的移動又會減少,電池性能反而下降。這一問題首先在麥克賽爾的消費類锂離子電池領域得以解決,即,將硅粒子縮小至納米尺寸,並與石墨混合使用。硅綱米材料的使用確保了原來采用石墨時相同的容量,但循環使用500次後的容量顯著提高了。
    另一家硅負極锂電池生産商三井金屬決心把這種锂電池應用研究到消費類電子和電動汽車兩個領域。目標是:2012年在消費類領域實用化,2015年作爲車載動力锂電池使用。