1、次世代電池全固体 電動車両向定置向大型電池開発牽引 日经 BP 社 动力电池全固态化的实用之路辰巳砂实验室还在进行直接将硫用作正极材料的研究。硫本身并不导电，因此，加添了乙炔黑（acetylene black）作为传导促进剂，加以机械研磨，再加添 Li2S-P2S5 并予研磨制成了复合正极材料。使用这种正极和锂铟合金负极制成的固态电池，在 10 个周期后，仍保持了高达（1375mAh/g）的容量。 对住宅应用固态电池 目前高分子类固态电池的研发以聚醚（polyether）类为主流。将高分子材料涂布在电极上，然后用电子束（E-beam）或紫外线（UV）辐射加以桥接（cross-bridge）可使
2、之固化，特点是易于形成与电极材料间的良好界面。但常温下其离子电导率约只有 10-5S/cm，低温特性较低，0以下难以工作。 日本电力中央研究所看准这一特性，并欲将采用聚合物固态电解质的固态电池用于住宅。该研究所正在设想将固态电池与由热泵和储热槽组成的“Eco-Cute”热水器结合使用。与固态电池组合的的热水储存槽可以更加小型化，因而更容易由难以确保设置面积的大规模住宅和公寓采用，而固态电池设想在 60下操作，因此可避免产生聚合物固态电解质的弱点低温操作上存在的问题。 该研究所在充分考虑了无机物类固态电解质的离子导电率和低温特性优异的基础上，还是选择使用了聚合物类固态电解质。其理由是定置式应用对
3、较低成本的要求强烈。使用聚合物类电解质的固态电池，可以使用与现有锂离子充电电池相同的电极材料，不仅容易制造，而且无需隔离膜与电解液注入工序等，容易实现低价格。 可能仅需涂布制程 电力中央研究所正在构想全部工序都以涂布制造的生产线（图 6）。生产方法极为简单：在涂布了电极材料的电极板上涂布聚合物电解质，然后照射紫外线桥接使电解质固化。之后，只需将正极和负极板紧密合在一起即可。其特点是，通过厚厚涂布聚合物固态电解质，可以无需使用隔离膜。 图 6 适合大量生产的聚合物固态电解质CRIEPI 正在开发一种采用聚合物固态电解质的固态电池。可采用能实现大尺寸与低成本的卷对卷式量产方式，并在构想量产生产线（
4、a）。 其试制品单元内，有三个电池板层积并串联在一起（b）。实际上，1 个单元便可以输出约 12V（c ）。图依 CRIEPI 提供的数据制成。 电力中央研究所正在进行正极采用 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2，负极为石墨的固态电池研究。固态电解质采用了日本大创株式会社（Daiso）的一种聚醚材料。为防止在正极材料与固态电解质间的界面上形成化合物而导致性能劣化，将在活性物质的表面上涂覆无机物。因正极涂覆可防止固态电解质的氧化，因而对金属锂可与电位超过 4V 的 LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 组合使用。 负极材料的选择需要考虑与构成电极的传导促进剂、粘接剂的匹配适用性。就导电促进
5、剂而言，气相碳纤维（Vapor-phase carbon fiber）优于乙炔黑，而粘接剂，则丁二烯苯乙烯橡胶（styrene-butadiene rubber, SBR）比聚偏二氟乙烯（polyvinylidene difluoride, PVDF）效果更佳。 电力中央研究所定于在两、三年后向民间企业提供其固态电池技术授权，希望能于 2015 年看到量产的试制品。使用寿命为其商业化的主要障碍，一位 CRIEPI 消息人士解释说：“ 使用寿命对定置式安装至关重要，我们希望能将延长使用寿命为目前的两倍左右。” 已设置试制生产线 日本三重县的财团法人三重产业支援中心（Mie Industry an
6、d Enterprise Support Center），也在利用聚合物固态电解质发展固态电池。参与这项开发的还有三重县工业研究所和已经设立了利用卷对卷方式生产线的三重大学新一代电池研发中心（图 7）。 图 7 三重大学的试制生产线三重大学设置了一条采用聚合物固态电解质固态电池的试制生产线（a）。聚合物和桥接剂（bridging agent）被用来涂布正极和负极的电极薄板（b ）。 据称，该固态电池采用了磷酸铁锂（LiFePO4）正极、聚氧化乙烯（polyethylene oxide, PEO）电解质薄膜与钛酸锂（Li4Ti5O12 ）石墨和硅复合物负极。制造时，将正极和负极所需的聚合物与桥接材料添加到含有活性物质的材料中，并涂布到电极板上，在制造工序中用电子束照射使电极膜层内聚合物分子间形成桥接。固态电解质中亦加入桥接材料，并在涂布后以同样的方法实施桥接处理。他们认为，由于这些桥接的作用，即使在低温条件下每个膜层上聚合物分子间的距离不易收缩，便于锂离子的转移。据称，这一设计，目前甚至在 0电池也可工作。作为用途，其将可与太阳能电池、电子纸和柔性电路板结合使用。（全文完 记者：狩集 浩志）
