正极材料采用磷酸系锂金属化合物

2018-12-24      367 次浏览

这是一种在树脂膜上形成固体电解质的薄膜型2次电池,是通过开发全新的正极材料实现的。不但形状自由度高,可以进行弯曲等,而且制作时无需实施高温处理,有望降低制造成本。设想用于小型、薄型的可穿戴设备,以及能应对弯曲的柔性元件,计划几年后实现实用化。

索尼在2015年11月11日开幕的“日本第56届电池讨论会”上发表了相关成果(演讲编号为2F17)。该公司2014年就全固体薄膜型二次电池的试制在学术期刊上发表了论文,但在电池讨论会上发布尚属首次。与原来采用有机类电解液的电池相比,采用固体电解质的全固体电池的安全性较高,世界各国都在积极推进相关研发。索尼的涉足今后还可能促进电极材料和周边零部件等的研究开发。

索尼此次介绍了面向全固体电池开发的非晶质正极材料及其特性评估结果。原来的普通全固体薄膜二次电池采用晶体材料作为正极活性物质,因此需要高温成膜工艺,而索尼开发的材料为非晶质,成膜时无需基板加热。所以,预计大部分制造过程可以在室温下进行。

正极材料采用磷酸系锂金属化合物。试制品采用厚度为400靘的聚碳酸酯膜作为基板,利用溅镀设备层叠正极、固体电解质和负极制作而成。在固体电解质上形成氮磷酸锂(LiPON)薄膜,电解质层的厚度约为500nm。作为正极材料的过渡金属元素,评估了Ni、Mn、Co、Cu及Ag等。

试制品的评估结果显示,过渡金属采用Ni时放电容量最高,正极活性物质单位重量的容量为330mAh/g,测量到了足够高的值。放电率特性方面,确认可进行30C的快速充放电。

试制电池的充放电循环特性方面,已经确认可以循环2000次左右。实用化方面的课题是如何抑制自然放电。今后打算通过改善特性等进一步提高性能。

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